Folleto Lab Electromagnetismo

Escuela Politcnica Nacional

Facultad de Ciencias

Departamento de Fsica

Laboratorio de Electromagnetismo

Gua de Estudiantes

Laboratorio de Electromagnetismo No. 1

Gua de Estudiantes

Profesor a cargo de la asignatura: Carlos Molineros

Revisin tcnica: Marco Bayas

Asistente de Publicacin: Ing. Luis Snchez

Asistente de Edicin: Stephany Vargas

Portada: Esteban Crespo

Registro de derecho autoral No.

ISBN:

Publicado por la Unidad de Publicaciones de la Facultad de Ciencias de la Escuela

Politcnica Nacional en mediacin con el Departamento de Fsica.

Ladrn de Guevara E11-253, Quito, Ecuador.

Primera edicin: 2015

Primera impresin: 2015

c Escuela Politcnica Nacional 2015-2016

ndice general

Codificacin del reglamento del Sistema de Estudios 1

Normas Internas para el Laboratorio de Electromagnetismo 5

Formato de presentacin de un trabajo de laboratorio 7

1 CARGA ELCTRICA 131.1 Trabajo preparatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2 Gua de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2 LNEAS EQUIPOTENCIALES 172.1 Trabajo preparatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.2 Gua de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3 RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE 213.1 Trabajo preparatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.2 Gua de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4 RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIO 254.1 Trabajo preparatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.2 Gua de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.3 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.4 Cuestionario que debe incluirse en el informe . . . . . . . . . . . . . . 274.5 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

iii

CODIFICACIN DEL REGLAMENTO DELSISTEMA DE ESTUDIOS DE LAS CARRERAS DEFORMACI PROFESIONAL Y POSGRADO

TTULO V. DE LA GESTIN ACADMICA

CAPTULO I. DE LA EVALUACIN Y APROBACIN DE ASIG-NATURAS

Art. 42.- Los profesores otorgarn a cada estudiante dos calificaciones correspon-dientes a los resultados obtenidos a travs de los eventos de evaluacin continuapropuestos en la planificacin semestral por asignatura, una en la mitad del perodolectivo y otra al final del mismo, conforme al calendario acadmico. Cada calificacinser sobre diez puntos y se podr pasar hasta con un decimal.

Ningn evento de evaluacin tendr una valoracin superior al 40% de cada ca-lificacin. Dentro de las fechas indicadas en el calendario acadmico, cada profesoringresar las calificaciones en el SAEW. Al final del semestre deber entregar un re-porte impreso de las mismas en la secretara de la unidad acadmica correspondiente.

Art. 43.- Los estudiantes que alcancen 14 puntos o ms en la suma de las doscalificaciones sern exonerados del examen final y aprobarn la asignatura. La califi-cacin de aprobacin ser igual a dicha suma multiplicada por dos, sobre 40 puntos,en nmeros enteros.

Art. 44.- Los estudiantes de las carreras de ingeniera, ciencias o tecnlogos queno alcancen 14 puntos, pero que tengan por lo menos 9 puntos en la suma de las doscalificaciones, debern rendir un examen final sobre 20 puntos, para completar unmnimo de 24 puntos para aprobar la asignatura. En cualquier caso, la calificacinmnima del examen final debe ser de 12 puntos.

Art. 46.- Para aprobar asignaturas de las carreras de ingeniera, ciencias o tecn-logos que consistan exclusivamente de prcticas de laboratorio, es necesario realizartodas las prcticas de laboratorio programadas para el perodo y alcanzar como m-nimo 24 puntos sobre 40.

1

2 Laboratorio de Electromagnetismo

Art. 47.- Para asignaturas que tengan integradas componentes de teora y prcticasde laboratorio, en la planificacin semestral por asignaturas el profesor establecer losporcentajes de ponderacin con los que aportar cada componente a la calificacin.El profesor de la asignatura realizar la integracin de la calificacin. En todo caso,para aprobar la asignatura se requiere haber realizado, al menos, el 80% de todaslas prcticas de laboratorio programadas y obtener la calificacin global mnima de24 puntos sobre 40, para el caso de las carreras de tercer nivel y tecnologas, y de 28puntos sobre 40, para el caso de los programas de postgrado.

Art. 48.- Es obligacin del profesor dar a conocer a los estudiantes las calificacio-nes y revisar los documentos de evaluacin escritos o digitales, antes de ingresar lascalificaciones al SAEW.

Art. 49.- Los profesores, en caso de error en la calificacin o demora en su en-trega, debern solicitar al Decano de la Facultad, al Director del Instituto SuperiorTecnolgico o al Coordinador de los Cursos de Nivelacin, segn el caso, la rectifica-cin de la calificacin o la autorizacin para el ingreso tardo, explicando el motivocorrespondiente.

El tiempo mximo para la rectificacin de calificaciones ser de cinco das labo-rables contados a partir de la fecha del cierre informtico del SAEW. Luego de estecierre, las solicitudes de rectificacin o de ingreso tardo de calificaciones debern irdirigidas al Vicerrector, quien resolver lo pertinente.

Art. 50.- Los profesores podrn devolver a los estudiantes los instrumentos deevaluacin escritos despus de 15 das de ingresada la calificacin correspondiente alSAEW.

Art. 51.- Si un estudiante estimare que la calificacin de un evento de evaluacinescrito no es justa, podr solicitar la recalificacin del mismo, para lo cual presentaruna solicitud al Decano de la Facultad, al Director del Instituto Superior Tecnolgico oal Coordinador de los Cursos de Nivelacin, segn corresponda, tendiente a conseguirla autorizacin respectiva y el sealamiento de dos profesores de reas afines paraque procedan a la recalificacin, entre los cuales no debe constar el profesor de laasignatura.

Esta solicitud solamente se podr presentar dentro de los tres das laborablesposteriores al ingreso de la calificacin al SAEW. Los profesores designados, en elplazo de dos das laborables de recibido el instrumento de evaluacin, remitirn porseparado al Decano de la Facultad, al Director del Instituto Superior Tecnolgicoo al Coordinador de los Cursos de Nivelacin, segn el caso, los resultados de larecalificacin. El Decano de Facultad, el Director del Instituto Superior Tecnolgico oel Coordinador de los Cursos de Nivelacin, determinar, mediante provedo, la nuevacalificacin como el promedio de las recalificaciones y entregar dicho documento ala Secretara correspondiente para que se la registre.

Codificacin del reglamento del Sistema de Estudios 3

CAPTULO IV. DE LA ASISTENCIA ESTUDIANTIL, JUSTIFI-CACIN Y SANCIONES.

Art. 61.- Los estudiantes deben asistir obligatoria y puntualmente a los eventos deevaluacin y prcticas de laboratorio en las fechas establecidas; en caso de no hacerlo,debern presentar al profesor de la asignatura una solicitud para rendir o cumplir condichas actividades, adjuntando los documentos justificativos debidamente certificadospor la Unidad de Bienestar Estudiantil y Social, dentro de los tres das laborablessiguientes a la fecha de terminacin del motivo que impidi su asistencia. Las solici-tudes presentadas fuera de este plazo sern negadas. Si la solicitud es justificada, elprofesor fijar la fecha y hora para la realizacin de los referidos eventos, sin sancin.

Art. 62.- Si el estudiante no justifica su inasistencia, el profesor aplicar una san-cin equivalente al 20% de la calificacin obtenida en el evento o prctica de labo-ratorio. El plazo mximo para la recepcin de eventos de evaluacin o prcticas delaboratorio atrasados sin justificacin, ser de diez das laborables despus de la fechainicial.

Art. 63.- Una vez cerrado el Sistema de Administracin Estudiantil (SAEW), quie-nes deben autorizar cualquier solicitud de examen atrasado son el Decano de Facultad,el Director del Instituto Superior Tecnolgico o el Jefe del Departamento de Forma-cin Bsica, segn corresponda.

Normas Internas para el Laboratorio deElectromagnetismo

1. RESPONSABILIDAD:

Son responsables del equipo de laboratorio los profesores y estudiantes queparticipan en cada sesin.

De la buena marcha y el xito de las sesiones; as como, del cumplimientode las normas son responsables los instructores

2. ASISTENCIA:

El inicio de cada sesin ser a la hora programada (ingreso de estudiantesatrasados con un mximo de 10 MINUTOS).

La adquisicin de datos de cada sesin finalizar como mximo 10 MINU-TOS antes del tiempo establecido para la sesin.

3. DISCIPLINA:

Cada grupo debe trabajar en su respectiva mesa.

Cada grupo debe usar solo el equipo de la mesa de trabajo (el equipoadicional se debe solicitar al instructor).

En la mesa de trabajo solo debe estar el material necesario (el resto de laindumentaria estudiantil ubicar en un sitio pre-establecido).

4. ACADMICO:

Cada estudiante debe Leer y traer por escrito una sntesis de la consultarelativa a la temtica de la prctica correspondiente.

Todos los trabajos deben ser a tinta, legibles y en REDACCIN IMPER-SONAL.

Se debe insistir en la responsabilidad individual e incorporar el conceptode trabajo en grupo (criterios de evaluacin).

5. SANCIONES.

La prdida y/o deterioro de equipo implica responsabilidad pecuniaria(reposicin de equipo de mejores o iguales caractersticas).

5


Incumplimiento de plazos: 1 punto por cada da calendario en la entregadel informe con un mximo de 5 das calendario, para tener calificacines obligacin entregar el informe.

Introduccin

El Laboratorio de Fsica de la Carrera de Fsica pretende proporcionar al alumno unavisin completa del trabajo a realizar al enfrentarse con una experiencia prctica, dela que se quiere obtener un resultado fiable que ser dado a conocer mediante unreporte escrito.

El alumno, a lo largo del transcurso del laboratorio, va a adquirir las siguienteshabilidades y destrezas:

Adquirir los conocimientos necesarios que le permitan redactar con el suficienterigor un informe sobre cualquier experiencia realizada en un laboratorio.

Utilizar con soltura los diferentes sistemas de unidades que acompaan a las mag-nitudes fsicas.

Determinar los tipos de errores que pueden afectar a la medida de una magnitud.

Realizar representaciones grficas que muestren el comportamiento experimentalde las distintas magnitudes.

Analizar los datos experimentales utilizando mtodos de regresin lineal y clculogrfico para obtener la mxima informacin posible.

Evaluacin

El sistema de evaluacin presentado a continuacin es un referencia para los profesoresa cargo de la materia por lo que no se debe considerar un lineamiento a seguir.

Preparatorio 20%

Coloquio 20%

Desempeo en laboratorio o Defensa 20%

Informe 40%

Se promueve el uso de software libre para el su uso en el tratamiento de datos oedicin de informes con un porcentaje referente al grado de dificultad presentadopara lo cual el estudiante debe presentar el cdigo desarrollado.

Los informes deben ser presentados en Digital ya que sern revisados mediante elsoftware turnitin con la hoja de datos escaneada.

IMPORTANTE: La biblografa debe ser de la BASES DE DATOS (RECURSOSELECTRNICOS)de la Escuela Politcnica Nacional (http://biblioteca.epn.edu.ec/opac-tmpl/bootstrap/bases/bases.htm) con sus respectivas citas se aconseja las pginasde Gagle Cengage Learning, SpringerLink, Taylor Francis esto nos permitir con-servar el ingreso gratuito a estas bases de datos auspiciadas econmicamente porla senescyt

Formato de presentacin de un trabajo delaboratorio

El formato para el presente laboratorio se debe mantener a lo largo del semestre. Acontinuacin se presenta un ejemplo de laboratorio con los lineamientos a seguir paralas prcticas a presentarse.1

Nmero de Prctica

Nombre de la Prctica

Nombre del estudiante

Escuela Politcnica Nacional, Facultad de Ciencias, Departamento de Fsica, Laboratorio

de Electromagnetismo

Abstract

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. Ut purus elit, vestibulum ut, placerat ac,adipiscing vitae, felis. Curabitur dictum gravida mauris. Nam arcu libero, nonummy eget, consectetuer id,vulputate a, magna. Donec vehicula augue eu neque. Pellentesque habitant morbi tristique senectus et

netus et malesuada fames ac turpis egestas. Mauris ut leo. Cras viverra metus rhoncus sem. Nulla et lectusvestibulum urna fringilla ultrices. Phasellus eu tellus sit amet tortor gravida placerat. Integer sapien est,iaculis in, pretium quis, viverra ac, nunc. Praesent eget sem vel leo ultrices bibendum. Aenean faucibus.

Morbi dolor nulla, malesuada eu, pulvinar at, mollis ac, nulla. Curabitur auctor semper nulla. Donec variusorci eget risus. Duis nibh mi, congue eu, accumsan eleifend, sagittis quis, diam. Duis eget orci sit amet orci

dignissim rutrum.

Introduccin

Para citar elemtos de las Referencias se utiliza el co-mando cite y la cita se observa se la forma: [1]

Nam dui ligula, fringilla a, euismod sodales, solli-citudin vel, wisi. Morbi auctor lorem non justo. Namlacus libero, pretium at, lobortis vitae, ultricies et, te-llus. Donec aliquet, tortor sed accumsan bibendum,erat ligula aliquet magna, vitae ornare odio metus ami. Morbi ac orci et nisl hendrerit mollis. Suspen-

disse ut massa. Cras nec ante. Pellentesque a nulla.Cum sociis natoque penatibus et magnis dis partu-rient montes, nascetur ridiculus mus. Aliquam tinci-dunt urna. Nulla ullamcorper vestibulum turpis. Pe-llentesque cursus luctus mauris.

Nulla malesuada porttitor diam. Donec felis erat,congue non, volutpat at, tincidunt tristique, libero.Vivamus viverra fermentum felis. Donec nonummypellentesque ante. Phasellus adipiscing semper elit.Proin fermentum massa ac quam. Sed diam turpis,

1El cdigo a LATEXse puede pedir a su respecivo tutor de laboratorio.

7


molestie vitae, placerat a, molestie nec, leo. Maecenaslacinia. Nam ipsum ligula, eleifend at, accumsan nec,suscipit a, ipsum. Morbi blandit ligula feugiat mag-na. Nunc eleifend consequat lorem. Sed lacinia nullavitae enim. Pellentesque tincidunt purus vel magna.Integer non enim. Praesent euismod nunc eu purus.Donec bibendum quam in tellus. Nullam cursus pul-vinar lectus. Donec et mi. Nam vulputate metus euenim. Vestibulum pellentesque felis eu massa.

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Asi se escribe una cita textual.

Figura 1: Descripcin grficade. . .Referencia [2]

=

(2 |E|3

) 12 1

pie2(1)

Morbi luctus, wisi viverra faucibus pretium, nibhest placerat odio, nec commodo wisi enim eget quam.Quisque libero justo, consectetuer a, feugiat vitae,porttitor eu, libero. Suspendisse sed mauris vitaeelit sollicitudin malesuada. Maecenas ultricies eros sitamet ante. Ut venenatis velit. Maecenas sed mi egetdui varius euismod. Phasellus aliquet volutpat odio.Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luc-tus et ultrices posuere cubilia Curae; Pellentesque sitamet pede ac sem eleifend consectetuer. Nullam ele-mentum, urna vel imperdiet sodales, elit ipsum pha-retra ligula, ac pretium ante justo a nulla. Curabi-tur tristique arcu eu metus. Vestibulum lectus. Proinmauris. Proin eu nunc eu urna hendrerit faucibus.Aliquam auctor, pede consequat laoreet varius, erostellus scelerisque quam, pellentesque hendrerit ipsumdolor sed augue. Nulla nec lacus.

Suspendisse vitae elit. Aliquam arcu neque, or-nare in, ullamcorper quis, commodo eu, libero. Fuscesagittis erat at erat tristique mollis. Maecenas sapien

libero, molestie et, lobortis in, sodales eget, dui. Mor-bi ultrices rutrum lorem. Nam elementum ullamcor-per leo. Morbi dui. Aliquam sagittis. Nunc placerat.Pellentesque tristique sodales est. Maecenas imper-diet lacinia velit. Cras non urna. Morbi eros pede,suscipit ac, varius vel, egestas non, eros. Praesent ma-lesuada, diam id pretium elementum, eros sem dictumtortor, vel consectetuer odio sem sed wisi.

Figura 2: Curva tpica. . .Referencia [3]

1. Experimento

Sed feugiat. Cum sociis natoque penatibus et mag-nis dis parturient montes, nascetur ridiculus mus. Utpellentesque augue sed urna. Vestibulum diam eros,fringilla et, consectetuer eu, nonummy id, sapien. Nu-llam at lectus. In sagittis ultrices mauris. Curabiturmalesuada erat sit amet massa. Fusce blandit. Ali-quam erat volutpat. Aliquam euismod. Aenean vellectus. Nunc imperdiet justo nec dolor.

1.1 Materiales

Material 1

Material 2

Material. . .

1.2 Procedimiento experimental

Etiam euismod. Fusce facilisis lacinia dui. Suspen-disse potenti. In mi erat, cursus id, nonummy sed,ullamcorper eget, sapien. Praesent pretium, magna ineleifend egestas, pede pede pretium lorem, quis con-sectetuer tortor sapien facilisis magna. Mauris quismagna varius nulla scelerisque imperdiet. Aliquamnon quam. Aliquam porttitor quam a lacus. Praesentvel arcu ut tortor cursus volutpat. In vitae pede quisdiam bibendum placerat. Fusce elementum convallisneque. Sed dolor orci, scelerisque ac, dapibus nec, ul-tricies ut, mi. Duis nec dui quis leo sagittis commodo.

En = 1

2(Zc)2

1

n2, con =

e2

~c(2)


2. Anlisis de Resultados

Aliquam lectus. Vivamus leo. Quisque ornare tellusullamcorper nulla. Mauris porttitor pharetra tortor.Sed fringilla justo sed mauris. Mauris tellus. Sed nonleo. Nullam elementum, magna in cursus sodales, au-gue est scelerisque sapien, venenatis congue nulla arcuet pede. Ut suscipit enim vel sapien. Donec congue.Maecenas urna mi, suscipit in, placerat ut, vestibu-lum ut, massa. Fusce ultrices nulla et nisl.

Figura 3: Concepcin artstica de la formade un tomo de nen. Referencia [?]

2.1 Ejemplo de Subseccin

Conclusiones

Aliquam lectus. Vivamus leo. Quisque ornare tellusullamcorper nulla. Mauris porttitor pharetra tortor.Sed fringilla justo sed mauris. Mauris tellus. Sed nonleo. Nullam elementum, magna in cursus sodales, au-gue est scelerisque sapien, venenatis congue nulla arcuet pede. Ut suscipit enim vel sapien. Donec congue.Maecenas urna mi, suscipit in, placerat ut, vestibu-lum ut, massa. Fusce ultrices nulla et nisl.

Etiam ac leo a risus tristique nonummy. Donecdignissim tincidunt nulla. Vestibulum rhoncus moles-tie odio. Sed lobortis, justo et pretium lobortis, mau-ris turpis condimentum augue, nec ultricies nibh arcupretium enim. Nunc purus neque, placerat id, imper-diet sed, pellentesque nec, nisl. Vestibulum imperdietneque non sem accumsan laoreet. In hac habitasseplatea dictumst. Etiam condimentum facilisis libero.Suspendisse in elit quis nisl aliquam dapibus. Pellen-tesque auctor sapien. Sed egestas sapien nec lectus.Pellentesque vel dui vel neque bibendum viverra. Ali-quam porttitor nisl nec pede. Proin mattis libero velturpis. Donec rutrum mauris et libero. Proin euismodporta felis. Nam lobortis, metus quis elementum com-modo, nunc lectus elementum mauris, eget vulputateligula tellus eu neque. Vivamus eu dolor.


Bibliografa

[1] EXPERIMENTODE FRANCK-HERTZ, [documento en lnea], TE_III_2010_11_P05_Franck-Hertz.pdf,19 de Marzo de 2013.

[2] EXPERIMENTO DE FRANCK-HERTZ, LABORATORIO 4 DE FSICA, Juan Martn, Luis Nieves,Fernando Dugarte, [documento en lnea], http://www.ciencias.ula.ve/labfisica3y4/images/guialab4/FranckHertz.pdf, 18 de Marzo de 2013.

[3] Modelos atmicos precunticos, Modelo de Bohr, [documento en lnea], c4-s2.pdf-fh-exp-t150v050.eps

[4] Nen, [web en lnea], http://www.lenntech.es/periodica/elementos /ne.htm #ixzz2O2t2RxI6, 18 de Marzode 2013.

[5] Hoja Tcnica del Equipo Franck-Hertz, PHYWE Systeme GmbH & Co. KG, Robert-Bosch-Breite 10,D-37079 Gttingen, serie del producto: 09105.99.

[6] Melissinos Adrian, Napolitano Jim; Experiments in Modern Physics;Massachutses USA, Academic Press,2003, Segunda Edicin, paginas 11 - 19, capitulo 1.

[7] Trabajo entregado por Hertz, [documentos en lnea], "The Nobel Prize in Physics 1925". Nobelprize.org,http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1925/

[8] Lista de materiales; web page PHYWE, http://www.phywe.com/461/pid/3188/Franck- Hertz-Ne-Roehre-mit-Gehaeuse-.htm


Anexo

EN esta seccin se incluyen los anexos necesarios para el informe. Pueden ser datos o imgenesobtenidas en el laboratorio.

Figura 4: Equipo de Frank Hertz del laboratorio de Fsica Atmica y Molecular de la Facultadde Ciencias

Figura 5: Imagen del tubo de nen irradiando

PRCTICA 1

CARGA ELCTRICA

Objetivos generales

1. Determinar cualitativamente la separacin de las cargas elctricas.

2. Determinar la polaridad de la carga elctrica en distintas varillas tras frotarlas en distintos materiales.

Lectura sugerida previa a la prctica

Todos los cuerpos en la naturaleza poseen cargas elctricas. Las cargas elctricas pueden ser separadas algolpear o frotar dos materiales juntos. Consecuentemente, uno de los materiales adquiere carga positiva y elotro material carga elctrica negativa. El signo de la carga elctrica que adquiere un material no dependenicamente de ste, sino tambin de las propiedades elctricas del material con que se frota.

Si las cargas de los dos materiales son medidas al mismo tiempo, stas se anulan entre s; por lo tanto,la carga elctrica en un sistema cerrado se conserva.

Por medio de un amplificador, y el uso de una copa de Faraday para colectar cargas, es posible medircantidades extremadamente pequeas de cargas. Por lo tanto, los experimentos con cargas producidas porfriccin, pueden ser llevados a cabo con un alto nivel de confiabilidad.

1.1 Trabajo preparatorio

1. Consulte y describa con sus palabras los mtodos para cargar elctricamente a los objetos.

2. Consulte y describa con sus palabras cmo almacena la carga elctrica una copa de Faraday.

3. Se pueden acumular simultneamente cargas positivas y negativas en la copa de Faraday?

4. Consulte y describa con sus palabras el funcionamiento y la magnitud fsica que mide el galvanmetro.

5. Grafique las acciones de repulsin y atraccin de las cargas

6. Traer Impresa Hoja de Datos

1.2 Gua de laboratorio

1.2.1 Materiales

Amplificador.

Cable coaxial de adquisicin.

Galvanmetro.

Par de cables rojo/azul.

Copa de Faraday

Varillas de friccin: 1 acrlico, 2 PVC

Superficies: acetato, cuero, papel.

2 Tiras de aluminio.

13

14 Prctica 1

1.2.2 Experimento

La prctica est dividida en tres partes principales. El montaje de la primera y segunda parte se muestra enla Figura 1.1 y en la Figura 1.2, respectivamente.

Figura 1.1: Carga por golpes

Figura 1.2: Acumulador de carga. Carga por

frotamiento.

Figura 1.3: Electroscopio

GOLPES:

1. Charla con el profesor sobre objetivos y tareas.

2. Anotar en la Hoja de datos las caractersticas tcnicas del equipo y elementos dados.

3. Cable coaxial en V

4. Perilla 1 (P1) en escala V, 0.3

5. Perilla 2 (P2) , ubicndose en 0 gire un poco hacia la izquierda y hacia la derecha hasta que la agujadel galvanmetro quede en cero.

6. Perilla 3 a 3/4 del total.

7. Tome dos barras de distintos materiales (una en cada mano) y golpee una contra la otra. Inmediata-mente despus de golpearlas, toque la punta del cable coaxial con la barra y observe hacia donde semueve la aguja. Registre sus observaciones en la Tabla 1.1.

FROTAMIENTO:

CARGA ELCTRICA 15

1. Cable coaxial en A, As.

2. Perilla 1 (P1) en escala As,3 108

3. Perilla 2 (P2), ubicndose en 0 gire un poco hacia la izquierda y hacia la derecha hasta que la agujadel galvanmetro quede en cero.

4. Perilla 3 a 3/4 del total.

5. Frotar cada barra en diferentes materiales (asegrese de realizar todas las combinaciones de la Tabla1.2). Inmediatamente despus de frotar la barra, toque la punta del cable coaxial con la barra yobserve hacia donde se mueve la aguja.

6. Descargue la barra y la superficie de rozamiento. Vuelva a frotarlos y acerque la punta del cablecoaxial a la superficie de contacto. Observe hacia donde se mueve la aguja y regstrelo en la Tabla 1.2.

REPULSIN:

1. Realice el montaje de la Figura 1.3 para la tercera parte.

2. Frote la varilla de PVC contra la superficie de acetato y acrquela a las tiritas de aluminio. Anote susobservaciones.

3. Frote la varilla de acrlico contra la superficie de acetato y acrquela a las tiritas de aluminio. Anotesus observaciones.

REALIZACIN Recomendacin: antes de llevar a cabo cualquier medicin, descargue la copa deFaraday y las varillas de friccin para obtener mejores resultados.

1.3 Informe

1. Explique fsicamente Por qu se cargaron las varillas al chocarlas entre s?

2. Qu ha sucedido con los cuerpos que se han cargado positivamente?

3. De qu depende la polaridad de los cuerpos cargados?

4. Al cargar las tiritas de aluminio con la varilla de PVC y luego acercar la varilla de acrlico Qufenmeno observ? Por qu se observ ese comportamiento?

5. Con qu material (acetato, cuero, papel) se carg ms el cuerpo? Analice y explique su respuesta.

6. Consulte en la literatura la polaridad que adquieren los cuerpos estudiados en esta prctica. Comparecon los resultados obtenidos. No olvide citar sus fuentes.

7. Explique la razn por la cual es difcil cuantificar la carga en esta prctica.

8. Conclusiones, recomendaciones y sugerencias INDIVIDUALES CON NOMBRE DE CADA ESTU-DIANTE.

9. Posibles aplicaciones.

10. Bibliografa.

16 Prctica 1

1.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: CARGA ELCTRICA

Nombre: Fecha:

Varilla de friccin en lacopa de Faraday

Polaridad de la carga

PVCAcrlico

Tabla 1.1: Golpes

Varilla defriccin

Polaridadde la varilla

Material defrotamiento

Polaridaddel material

Acrlico AcetatoPVC AcetatoAcrlico CueroPVC CueroAcrlico PapelPVC Papel

Tabla 1.2: Friccin

Observacin de las tiritas de aluminio al acercar la varilla de PVC:

Observacin de las tiritas de aluminio al acercar la varilla de acrlico:

Firma del Instructor

PRCTICA 2

LNEAS EQUIPOTENCIALES

Objetivos generales

1. Encontrar la dependencia espacial del potencial elctrico con la distribucin de carga en electrodoscon geometras diferentes.

2. Modelar la situacin experimental en dos formas alternativas, determinando el mejor modelo porcomparacin con los valores experimentales.

3. Encontrar la forma de las equipotenciales y las lneas de campo elctrico para distintas configuracionesde electrodos.


Toda carga puntual crea en el espacio que la rodea un campo vectorial elctricoE que depende de la magnitud

de la carga q y de la distancia r del punto en consideracin a la carga. Segn la ley de Coulomb,E (q,r) est

dado por la expresin:E =

1

4pi0

q

r2ur

Existe un campo escalar llamado potencial elctrico, definido como el trabajo, por unidad de carga, necesariopara traer una carga de prueba q0 desde el infinito hasta el punto donde se calcula el campo. Para una cargapuntual est dado por la expresin:

v(r) =1

4pi0

q

r

Una conclusin importante sobre el campo electrosttico es que la componente del campo elctrico a lolargo de una superficie equipotencial (el lugar geomtrico formado por todos los puntos de igual potencial)es cero. En otras palabras, las lneas de campo elctrico son perpendiculares a las equipotenciales en todopunto. La superficie de un material muy buen conductor es siempre una superficie equipotencial. Una lminaconductora puede ser cargada positiva o negativamente segn la conectemos al borne positivo o negativode una fuente de poder. El conductor as cargado es un electrodo. Entre dos electrodos con carga de signosopuestos se establece entonces una diferencia de potencial y se crea un campo elctrico entre ellos. La forma ydistribucin espacial de las lneas de campo elctrico depende de la forma y posicin relativa de los electrodos.En la tarea usted debe encontrar las lneas de campo producidas por dos cargas puntuales de signo opuestoseparadas una distancia dada, etc.


Consultar y presentar un resumen sobre:

1. Consulte y describa con sus palabras que son las lneas equipotenciales.

2. Consulta y describa con sus propias palabras las propiedades de las lneas de campo.

3. Consulte, dibuje la forma y la distribucin de las lneas de campo elctrico para las siguientes distri-buciones de carga:

Dos cargas puntuales de diferente signo, separadas una distancia d.

Dos planos infinitos paralelos con densidad superficial de carga de signo opuesto, separadosuna distancia d.

17

18 Prctica 2

Dos lneas de carga de signo opuesto de longitud infinita y con densidad lineal de carga ,paralelas entre s, y separadas una distancia d.

Un plano infinito de carga positiva y una carga negativa puntual a una distancia d perpendicularal plano.

4. Encuentre la expresin para la intensidad del campo en un punto P como funcin de la distribucinde carga que lo crea y de la distancia del punto en consideracin a cada una de las distribuciones decarga:

Dos cargas puntuales de signo opuesto separadas una distancia d. El punto P en cualquierpunto a lo largo de la lnea que une las cargas

Dos lneas de carga de signo opuesto de longitud infinita y con densidad lineal de carga ,paralelas entre si y separadas una distancia d. El punto P a lo largo de la perpendicular queuna las dos lneas de carga.

Dos planos infinitos de carga, con densidad superficial de carga de signo opuesto, paralelosseparados una distancia d. El Punto P a lo largo de la perpendicular que une los dos planos.


2.2.1 Materiales

Fuente de potencial DC

Voltmetro digital DC

Cables de Conexin,dos de ellos con LAGARTO en un extremo, uno de ellos conectado a un lpiz.

Cubeta electroltica

Juego de Electrodos

Rodelas

Barras de metal

2.2.2 Experimento

Montaje



3. Colocar agua en la cubeta hasta llenar el espesor de los electrodos a utilizar.

4. Colocar un papel milimetrado debajo de la cubeta electroltica.

5. Realizar la conexin de la fuente con los electrodos como se muestra en la Figura 2.1.

6. Colocar en la fuente de alimentacin 6V.

7. Colocar el juego de electrodos a utilizar sobre el agua.

8. Tomando el terminal (+) del voltmetro desplazando sobre el agua hasta registrar algn valor arbitrariode voltios.

Procedimiento

1. Colocar los electrodos que el tutor le asigne.

2. Colocar la punta del voltmetro sobre el agua hasta notar algn valor de medida en el mismo.

3. Buscar algunos puntos con el mismo valor de medida del inciso 1.

4. Anotar al menos 6 puntos en el papel milimetrado.

LNEAS EQUIPOTENCIALES 19

Figura 2.1: Montaje del Sistema

2.3 Informe

1. De la configuracin de electrodos en investigacin, encuentre las lneas equipotenciales (por lo menos6) y a partir de la misma, dibuje las lneas de campo elctrico con su direccin y sentido. Est deacuerdo con lo esperado tericamente? Analice el acuerdo o desacuerdo de acuerdo con el mtodo demedida y con las suposiciones del modelo terico.

2. Podremos determinar experimentalmente las lneas equipotenciales espacio vaco?

3. En la configuracin de placas paralelas En qu direccin con respecto a las lneas equipotenciales semidi la mayor diferencia de potencial? Y en qu direccin va el campo elctrico

4. Qu tipo de forma tiene las lneas equipotenciales cuando se coloc la configuracin rodela y barra?

5. En este experimento se detectaron lneas o superficies equipotenciales?; Por qu?

6. Conclusiones, recomendaciones y sugerencias INDIVIDUALES CON NOMBRE DE CADA ESTU-DIANTE.


8. Bibliografa.

20 Prctica 2

2.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: LNEAS EQUIPOTENCIALES

Nombre: Fecha:

Configuracin Positivo Negativo FiguraRodela-RodelaRodela-BarraBarra-RodelaBarra-Barra

Tabla 2.1: Datos experimentales


PRCTICA 3

RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Objetivos generales

1. Estudiar la dependencia funcional de la corriente, en un circuito simple, con la diferencia de potenciala travs del elemento resistivo (Ley de Ohm).

2. Estudiar la dependencia de la resistencia de un alambre con su longitud y seccin transversal.

3. Estudiar la resistencia equivalente de una combinacin de resistencias en serie y en paralelo.


Cuando una corriente elctrica I pasa por ciertos conductores, la diferencia de potencial elctrico VR entresus extremos est dada por la siguiente expresin:

VR = I R (3.1)

Siendo R una constante de proporcionalidad caracterstica del conductor llamada Resistencia ElctricaR. Los elementos de circuito que cumplen la Ecuacin 3.1, llamada ley de Ohm, son llamados resistoreshmicos. La unidad de resistencia es Voltio/Amperio, que recibe el nombre de ohmio, denotado con la letragriega Omega .

El valor numrico de R depende del material del que est hecho el resistor, as como de su formageomtrica. En el caso de que el conductor tenga forma de un alambre cilndrico de longitud L y reatransversal A, la resistencia R est dada por la expresin:

R = L

A

Siendo la resistividad elctrica del material. Las unidades en el sistema internacional para la resisti-vidad es el producto ohmio x metro (m). La resistividad a su vez depende de las propiedades elctricasmicroscpicas del material como su densidad de electrones libres n y (tiempo promedio entre choques entreun electrn y un tomo de la red cristalina), propiedades que varan con la temperatura. Como los alam-bres que se usan en este experimento se calientan bastante durante la medicin, hay que tener presente elcalentamiento como fuente de error. Para materiales istropos se define como:

=1

=

J E =ne2

2me



1. Consulte y describa con sus palabras que es resistencia y cual es su relacin con la longitud y el reatransversal.

2. Consulte y describa con sus palabras que es resistividad

3. Consulte y describa con sus palabras la forma de medir voltaje.

4. Consulte y describa con sus palabras la forma de medir corriente.

21

22 Prctica 3

5. Tres resistencias de 20 , 30 y 40 se conectan en serie Cul es el valor de la resistencia equivalente?

6. ? Tres resistencias de 15 , 30 y 60 se conectan en paralelo Cul es el valor de la resistenciaequivalente?

7. La resistividad del cobre es 1,78 108m. Un alambre cilndrico de cobre tiene una longitud de150cm y un dimetro de 0.50mm. Cul es la resistencia del alambre?


3.2.1 Materiales

Resistencias .

Plancha esquemtica (Protoboard).

Fuente de alimentacin DC.

Multmetro.

Calculadora.

Juego de cables para conexin.

3.2.2 Experimento

Montaje



3. Comprobar el funcionamiento de la placa para montar los elementos con la ayuda del instructor.

4. Se trabajar con las resistencias que el instructor cree adecuadas.

5. Colocar la fuente DC con sus respectivas puntas banana-banana para poder ingresar en los bornes dela placa.

Procedimiento

1. Colocar la fuente DC con diferentes voltajes.

2. Armar el circuito de la Figura 3.1: 1.

3. Anotar los valores de las resistencias y voltajes en la hoja de datos, Tabla 3.1.

4. Medir voltajes y corrientes en la(s) resistencias.

5. Armar los circuitos de las Figuras 3.1: 2, 3, 4 y repetir los numerales anteriores.

3.3 Informe

1. Bajo qu condiciones se cumple la Ley de Ohm.

2. Calcule los valores tericos aplicando la Ley de Ohm de cada circuito hecho (Figura 3.1: 1,2,3,4) enel cual los datos que se dan son las resistencias utilizadas y el voltaje aplicado al circuito realice unatabla para ello y incluir los clculos realizados.

3. Realizar una tabla comparativa entre los valores medidos y los valores tericos y tambin calcular elerror que se comente entre el valor medido y el valor terico mediante la siguiente frmula:

E(%) =

vmedido vteoricovteorico

Justifique el error cometido.

RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE 23

Figura 3.1: Circuitos a implementar

Figura 3.2: Tipos de carga

4. Identifique el tipo de carga de las Figuras 3.2 y demuestre si es aplicable la Ley de Ohm.

5. Conclusiones, recomendaciones y sugerencias.


7. Bibliografa.

24 Prctica 3

3.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Nombre: Fecha:

FigurasValores Medidos

Voltaje [V] Corriente [mA] Resistencia []Figura 1 VT= IT= RT=

Figura 2V1= I1= R1=V2= I2= R2=VT= IT= RT=

Figura 3V1= I1= R1=V2= I2= R2=VT= IT= RT=

Figura 4

V1= I1= R1=V2= I2= R2=V3= I3= R3=VT= IT= RT=

Tabla 3.1: Tabla de datos.


PRCTICA 4

RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON ELMEDIO

Objetivos generales

1. Estudiar el comportamiento de la capacitancia utilizando diferentes dielctricos.

2. Estudiar el comportamiento del capacitor con placas paralelas planas a diferentes distancias.

3. Estudiar la relacin entre el tiempo de carga dependiendo de la capacitancia.


Se denomina condensador al dispositivo formado por dos placas conductoras cuyas cargas son iguales perode signo opuesto. Bsicamente es un dispositivo que almacena energa en forma de campo elctrico. Alconectar las placas a una batera, estas se cargan y esta carga Q es proporcional a la diferencia de potencialV aplicada, siendo la constante de proporcionalidad la capacitancia del condensador C. De esto podemosdeducir que la capacidad de un condensador viene dada por:

C =Q

V

La Capacitancia es directamente proporcional al rea de las placas y a la constante dielctrica delmaterial dielctrico utilizado e inversamente proporcional a la distancia de separacin de las placas. Para uncapacitor simple los factores que determinan su capacitancia son:

El rea de la placas

La separacin entre las placas

El material del dielctrico

La unidad de carga en el sistema internacional es el Faradio (F ).El condensador de placas plano-paralelas (Figura 4.1) est formado por dos planos de superficie (A)

separados por una distancia (d) entre los que se establece una diferencia de potencial. De ah que si el rea delas placas aumenta, con ello aumenta la Capacitancia; por el contrario, si la separacin de las placas aumenta,disminuye la Capacitancia.

Figura 4.1: Esquema de un condensador de placas plano-paralelas

25

26 Prctica 4



1. Consulte y describa con sus propias palabras que es un dielctrico. Adems consulte las constantesdielctricas de algunos materiales.

2. Consulte y describa con sus propias palabras que es capacitancia.

3. Consulte y describa con sus propias palabras los usos de un capacitor.

4. Deducir la capacitancia para dos placas planas-paralelas de dimensiones muy grandes y separadas auna distancia (L).

5. Cules son las partes bsicas de un capacitor y por qu es un buen dispositivo para almacenar carga?

6. Consulte y describa con sus propias palabras acerca de la permitividad dielctrica.


4.3 Materiales

Vidrio

Madera

Separadores

Fuente de alimentacin DC

Medidor de capacitancia

Papel

Cables

Capacitores Electrolticos Radiales

Diodo led

Placas metlicas

Placas de aluminio montadas paralelamente auna sola distancia

Montaje

1. Colocar la fuente de alimentacin en las terminales del medidor de capacitancia.

2. Colocar las placas de aluminio montadas a una sola distancia a un lugar adecuado.

3. Colocar los dielctricos como indique el instructor dentro del espacio de las placas de aluminio.

4. Colocar las placas metlicas a diferentes distancias con ayuda de los separadores.

5. Escoger los capacitores electrolticos radiales de distintas capacidades.

Procedimiento

1. Con la ayuda del medidor de capacitancia medir en las dos placas separadas a una sola distancia, sucapacidad (Colocar en nF ). Anotar las caractersticas del capacitor y C en la Tabla 4.1.

2. Colocar el vidrio (dielctrico) entre las placas y medir su capacitancia (anotar los datos en la Tabla4.1).

3. Colocar la madera, el papel y repetir el inciso anterior

4. Colocar las dos placas a tres distintas distancias (siendo el aire el dielctrico) y medir su capacitancia(anotar los valores en la Tabla 4.2).

5. Cargar con 2V los capacitores electrolticos de distinta capacitancia, despus conectarlos a un diodoled y observar lo que su sucede (anotar los valores en la Tabla 4.3).

RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIO 27

4.4 Cuestionario que debe incluirse en el informe

1. Calcular la permitividad relativa de los distintos materiales usados en la prctica como dielctricos yhacer una tabla de comparacin con los valores tericos.

2. Calcular la capacitancia en el vaco aplicando una relacin entre C1 (Capacitancia del vaco) y C2(Capacitancia de otros dielctricos).

3. Qu relacin tiene la capacitancia con la distancia de separacin entre las dos placas?

4. Con que dielctrico se tuvo mayor capacitancia y por qu?

5. Explique usted como construira un capacitor. Relacione su respuesta con los dielctricos utilizadosen la prctica, con el rea y la distancia de separacin de las placas.

6. Conclusiones, recomendaciones y sugerencias.


8. Bibliografa.

28 Prctica 4

4.5 HOJA DE DATOS

PRCTICA: RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIO

Nombre: Fecha:

L= [cm] H= [cm] A= [cm2]

Material Capacitancia (C) Distancia entrelas placas (D)

Tabla 4.1: Primera parte

Distancia entrelas placas (D)

Capacitancia (C)

Tabla 4.2: Segunda parte

Capacitancia (C) Observaciones

Tabla 4.3: Tercera parte


Codificacin del reglamento del Sistema de EstudiosNormas Internas para el Laboratorio de ElectromagnetismoFormato de presentacin de un trabajo de laboratorioCARGA ELCTRICATrabajo preparatorioGua de laboratorioInformeHOJA DE DATOS

LNEAS EQUIPOTENCIALESTrabajo preparatorioGua de laboratorioInformeHOJA DE DATOS

RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTETrabajo preparatorioGua de laboratorioInformeHOJA DE DATOS

RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIOTrabajo preparatorioGua de laboratorioMaterialesCuestionario que debe incluirse en el informeHOJA DE DATOS

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