LÍNEAS EQUIPOTENCIALES Y CAMPO ELÉCTRICO

Septiembre 09, 2009 Departamento de FísicaCódigo: Fis 1033-03 ©Ciencias BásicasLaboratorio de Física Eléctrica Universidad del Norte - Colombia

LÍNEAS EQUIPOTENCIALES Y CAMPO ELÉCTRICO

Alida MarimonEmail:

[email protected]ía mecánica

Jonathan Figueroa OñateE-mail:

[email protected]ía mecánica

RESUMEN

En esta experiencia se da a comprender el comportamiento entre dos cuerpos cargados, detallando el comportamiento de de las líneas de campo y las equipotenciales. Utilizamos un papel conductivo el cual nos ayudo a estudiar de manera clara y concisa, donde también los estaba un generador eléctrico conectado a los chinches (bornes) , un medidor de voltaje clave para este tipo de experiencia, por último se tiene el campo dibujado en el papel que ayudara a la compresión de las cargas en sí.

ABSTRAC

This experience is made to understand the behavior between two charged bodies, detailing the behavior of the field lines and equipotentials. We used a conductive paper which helped us to look clearly and concisely, which also was connected to an electric generator bugs (terminals), a voltage meter key to this kind of experience, finally takes the field drawn in the role to assist the compression loads itself.


INTRODUCCION

Las diferentes maneras en que se estudia el campo eléctrico son muy útiles por las muchas aplicaciones que tiene en la vida diaria. Un ejemplo del estudio de campos, es que a medida que ha pasado el tiempo se demostró que el campo es dañino al cuerpo, y pues es muy importante a qué distancia están el campo de nuestro cuerpo.

El objetivo principal de este informe es aprender el comportamiento de las líneas de campo y del potencial en el espacio donde se encuentre y de la forma en cómo se distribuyen las cargas.

A medida en como fuimos avanzando en el experimento así comprendimos de manera más sencilla el fin preciso de este laboratorio.

OBJETIVOS

General:

Analizar las líneas de campo eléctrico en una región perturbada por dos electrodos, obtenidas a partir del trazo de las líneas equipotenciales.

Específicos:

1. Trazar líneas equipotenciales en un campo eléctrico generado por dos electrodos constituidos por dos líneas paralelas (placas paralelas).

2. Medir el campo eléctrico en el punto medio de la región entre las dos placas paralelas haciendo uso de las líneas equipotenciales.

3. Trazar líneas equipotenciales y de campo en una región de un campo eléctrico constituido por dos círculos concéntricos.


MARCO TEORICO

Campo eléctrico: El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos. Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.

Líneas de campo eléctrico: indican las trayectorias que seguirían las partículas positivas si se las abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del campo.

Potencial eléctrico: El potencial eléctrico en un punto es el Trabajo requerido

para mover una carga unitaria (trabajo por unidad de carga) desde ese punto

hasta el infinito, donde el potencial es 0. Matematicamente se expresa por:

V = W / q

Diferencia de Potencial: La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una

magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un

circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La

diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga

ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un

lugar a otro


PROCEDIMIENTO

En esta experiencia se usa papel conductivo cuadriculado en centímetros con cuatro diferentes configuraciones de electrodos dibujados con un bolígrafo de tinta conductoras. Se busca medir el campo eléctrico a partir de dos líneas equipotenciales muy cercanas y en segundo lugar trazar líneas equipotenciales a partir del trazado de líneas de campo eléctrico.

Configuración del ordenador

Conecte el interfaz ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y luego encienda el ordenador.

Conecte la clavija DIN del sensor de voltaje al Canal Analógico B del interfaz.

Conecte la clavija DIN del amplificador de potencia en el Canal Analógico A del interfaz. Enchufe el cable de alimentación en la parte posterior del Amplificador de Potencia. Conecte el otro extremo del cable de alimentación a una toma de corriente

Inicie Data studio.


Calibración del sensor y montaje del equipo.

Realice el montaje como se indica en las figuras 2.1 y 2.2

Toma de datosCaso de las líneas paralelas:

Realice un montaje como indica la Figura 2.1.

Introduzca un valor de 8 voltios DC en la fuente de poder (Power Amplifier)

Fije el electrodo negativo al terminal negativo de la fuente y tómelo como referencia, en el sensor de voltaje para determinar el potencial en cualquier otro punto.

Trace en la hoja auxiliar un par de líneas con las mismas medidas que las de la hoja conductora la cual será utilizada para marcar las coordenadas obtenidas en la medición

Tome el terminal positivo del voltímetro y desplácelo sobre el papel conductor hasta que el voltímetro registre tres (3) voltios. Indíquele a su compañero la coordenada obtenida. Tenga la precaución de no apoyarse con sus manos en la hoja conductora

Repita el procedimiento anterior hasta encontrar sobre la hoja conductora otro punto que también registre tres (3) voltios.

Identifique sobre la hoja conductora otros puntos con el mismo potencial indicado en el numeral tres hasta completar un total de 6 puntos. Trate que los puntos no queden muy unidos para obtener una distribución adecuada.

Obtenidos todos los puntos anteriores en la hoja auxiliar suministrada, únalos con una línea continua. Estas líneas son llamadas líneas equipotenciales. Márquela como línea de 3 voltios..

Repita los pasos anteriores para potenciales de 1 y 5 voltios.


Medida aproximada del campo eléctrico en el interior de la región entre las placas

Seleccione el punto central entre los electrodos, coloque en ese mismo punto las puntas de medición que le entrega el profesor. Colóquelas de tal manera que una de las puntas de medición quede fija y la otra se pueda mover . Varíe la posición de la punta móvil hasta que se registre la mayor diferencia de potencial. Anote este resultado.

Con una regla mida la distancia entre los puntos marcados por la puntas

Calcule el campo eléctrico aproximado en ese punto sabiendo que el campo eléctrico apunta en la dirección donde el potencial decrece con

mayor proporción. Recuerde que E⃗=−∂V

∂rr̂

, donde el término del numerador representa la diferencia de potencial medida y el denominador representa la distancia medida.

ANALISIS DE DATOS


Grafica de línea de campo esponenciales

Para la primera experiencia analizaremos el caso donde modelaron las 2 cargas puntuales. Tomamos como base de estudio las líneas equipotenciales de 3 y 7 voltios. Las líneas equipotenciales cuando está en cercanía tienen forma de semicircunferencia, y cuando están alejadas tiene forma de línea recta. Podemos decir que este ejemplo de líneas equipotenciales se ven modificadas por el numero de carga que se encuentra en el medio


Equiponenciales barras paralelas

Para esta segunda experiencia notamos inmediatamente que son igual paralelas, pero estas ahora están más cercanas. también fueron evaluadas en 3 y 7 voltios. Es muy similar a la anterior solo que las cargas están ahora mucho mas cerca haciendo las líneas equipotenciales más cercanas y dándonos entender que el campo es mayor que el de la figura 1.

Pregunta 1: En la configuración de placas paralelas ¿en que dirección, con respecto a las líneas equipotenciales, se midió la mayor diferencia de potencial? ¿en que dirección apunta entonces el campo eléctrico?

La mayor diferencia de potencial con respecto a la líneas equipotenciales se midió en la dirección de la placa es decir, entre mas cerca este de la placa habrá mayor diferencia de potencial

Pregunta 2: Para ambas configuraciones, dibuje las líneas de campo a partir de las líneas equipotenciales. Describa cualitativamente como están dispuestas estas líneas.


En este caso las líneas equipotenciales de un dipolo eléctrico hacen la forma de una parábola que abre hacia donde se encontraba la carga positiva de igual forma con la negativa respectivamente; también se forma la unión de las dos parábolas por medio de líneas semi-curvas.

Pregunta 3:¿Cómo esta distribuido el potencial eléctrico en la región entre los círculos concéntricos?.

El potencial eléctrico en la región entre los círculos concéntricos esta distribuido por medio de las líneas equipotenciales las cuales forman círculos concéntricos con la carga ( positiva o negativa) , debido a esto podemos decir que si el radio entre estos es mayor entonces el potencial eléctrico va a disminuir .

CONCLUSION

En primera instancia con este informe de laboratorio ha ayudado en la comprensión de muchas ideas con respecto al campo, las líneas equipotenciales, el diferencial de potencial y demás. Con la ayuda de muchos implemento he utensilios vimos como rodeaba el campo a la carga en algunas medidas de voltajes. Esto pone a pensar en muchas situaciones donde la carga es mucho mayor y como el campo puede alcanzar a distancias muy grandes que puede ser abarcado por este.

La diferencia en cada uno de los términos ayuda mucho en diferenciar cada uno de este concepto de manera más clara. Sin embargo la magnitud de este tema en la vida diaria cada día es más compleja es decir, el hombre esta expuesto a muchas líneas equipotenciales por los muchos y nuevos avances tecnológicos. Pero como hace para evitarlos?

LÍNEAS EQUIPOTENCIALES Y CAMPO ELÉCTRICO

Documents

Transcript of LÍNEAS EQUIPOTENCIALES Y CAMPO ELÉCTRICO