UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

U.N.M.S.M. Experiencia N1

U.N.M.S.M. Experiencia N3

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE

SAN MARCOS

E. A. P. DE INGENIERA DE ELECTRONICA

Laboratorio de Electromagnetismo

TEMA:CAMPO ELECTRICO (Experiencia N 3)

INTEGRANTES:AUCCASI JULIAN EMERSON

JUREGUI SOTELO JULIO

QUINO FLORES LOURDES

ZIGA ROJAS VICTOR R.

PROFESOR:

Ciudad Universitaria, Setiembre de 2000

CAMPO ELECTRICO

Experiencia N 3

OBJETIVOS:

Determinar las lneas equipotenciales en la vecindad de varias configuraciones de medios diversos.

Calcular la diferencia de potencial entre dos puntos distantes.

Clculo de la intensidad media del campo elctrico.

Estudiar las caractersticas principales que gobiernan al campo elctrico.

Materiales:

1. Cubeta de vidrio.

2. Fuente de voltaje de corriente continua.

3. Un juego de electrodos de cobre.

4. Electrodo mvil explorador.

5. Agua.

6. Papel blanco, (trazado un plano cartesiano enumerado respectivamente)

7. Alambres conectores.

8. Voltmetro

PROCEDIMIENTO

1-Arma el circuito del esquema. El voltmetro mide la diferencia del potencial entre un punto del electrodo y el punto que se encuentra en la punta de prueba.

2-Ubique en forma definitiva los electrodos sobre el fondo de la cubeta de vidrio antes de echar el agua

3-Con el voltmetro medir la diferencia de potenciales entre un punto del electrodo y el punto extremo inferior del electrodo de prueba

4-En cada una de las dos hojas de papel milimetrado trace un sistema de coordenadas XY, ubicando el origen en la parte central de la hoja, dibuje el contorno de cada electrodo en las posiciones en la que se quedaran definitivamente en la cubeta.

5-Situe una de las hojas de papel milimetrado debajo de la cubeta de vidrio. Esta servir para hacer las lecturas de los puntos de igual potencial que ira anotando en el otro papel.

6-Eche la solucin electroltica en el recipiente de vidrio.

7-Sin hacer contacto con los electrodos mida la diferencia potencial entre ellos acercando el electrodo de prueba a cada uno de los otros dos casi por contacto y tomando nota de las lecturas del voltmetro.

CUESTIONARIO:

1.-Determine la magnitud del campo elctrico entre las lneas equipotenciales. Es el campo elctrico uniforme? Por qu?

Para absolver esta pregunta utilizaremos la ecuacin:

E = VB - VA

d

donde: E : intensidad del campo elctrico.

VA - VB :diferencia potencial entre los punto A y B respectivamente.

d: distancia promedio entre las dos lneas equipotenciales.

Las medidas fueron tomadas en la escala de 30v.

1.-Va = 5,5vVb = 4vd=0,024m

Eab = 5.5 - 4= 6.25

0,024

2.-Vb = 5vVc = 4vd=0,025m

Ebc = 5 - 4=4

0,025

su

3.-Vc = 4vVd = 3vd=0,038m

Ecd = 4 - 3= 2.63

0,038

4.-Vd = 3vVe = 2vd=0,026m

Ede = 3 - 2= 3.85

0,026

5.-Ve = 2vVf = 1vd=0,021m

Eef = 2 - 1=4.76

0,021

Lnea Equipotencial

Voltaje en la Lnea (v)

Distancia medida entre Lneas (m)

Campo Elctrico en V/m.

A

5.5

0,024

6.25

B

5

0,025

4

C

4

0,038

2.63

D

3

0,026

3.85

E

2

0,021

4.76

Estos clculos han sido realizados midiendo d sobre el eje X de la grfica de lneas equipotenciales.

*El campo elctrico no es uniforme debido a que la distancia que separa a las cargas que originan este campo es muy grande (infinitamente). En este caso, no es as, los electrodos estn muy cerca y al decir uniforme se refiere a que las lneas de fuerza estn uniformemente espaciadas , lo que significa que E tiene la misma magnitud para todos sus puntos lo cual no sucede ya que vemos que E analizado en distintos puntos no es el mismo. Cada electrodo origina un campo diferente entre sus puntos.

2.-En su grfica, dibuje Ud. algunas lneas equipotenciales para el sistema de Electrodos que utiliz

El desarrollo de este problema esta en la hoja milimetrada

3.-Por qu nunca se cruzan las lneas de fuerza?

En cualquier punto, el campo resultante en un punto del campo, slo puede tener una sola direccin, por tanto, por cada punto del campo pasa slo una lnea de fuerza, es decir, que estas lneas de fuerza no se cruzan. Tampoco es posible que dos lneas equipotenciales diferentes se crucen ya que stas siempre son perpendiculares a las lneas de fuerza, en consecuencia, son paralelas entre s.

4.-Si Ud. Imaginariamente coloca una carga de prueba en la corriente electroltica cul ser su camino de recorrido .

Se mueven a lo largo de las lneas equipotenciales. Esto significa que para cada punto que conforma la lnea (una diferente de otra) existe una nica diferencia de potencial, la cual es siempre perpendicular a las lneas de fuerza correspondiente. Estas lneas se trazan de manera que en cada punto del vector E sea tangente a ella. Tales lneas sern curvas continuas excepto en las singularidades tales como cargas puntiformes, o puntos en donde el campo es nulo. Las lneas de fuerza se dibujan saliendo de las cargas positivas y entrando a las negativas. En cierto modo una lneas de fuerza es a trayectoria que seguira una carga puntual positiva dejada en libertad dentro del campo.

5.-Por qu las lneas de fuerza deben formar un ngulo recto con las lneas equipotenciales cuando las cruzan? Fundamente Ud. su respuesta.

. Toda lnea de fuerza de un campo electrosttico es continua y termina sobre una carga positiva en un extremo y sobre una carga negativa en el otro. Como la energa potencial de un cuerpo cargado es la misma en todos los puntos de la superficie equipotencial dada, se deduce que no es necesario realizar trabajo (elctrico) para mover un cuerpo cargado sobre tal superficie. De ah que la superficie equipotencial que pasa por un punto cualquiera ha de ser perpendicular a la direccin del campo en dicho punto. Si no fuera as, el campo tendra una componente sobre la superficie y habra que realizar trabajo adicional contra las fuerzas elctricas para desplazar una carga en direccin de esta componente. Las lneas de campo y de la superficie equipotencial son, en consecuencia, perpendiculares entre s.

6.-El trabajo realizado para transportar la unidad de carga de un electrodo al otro es:

Cuando el traslado de una carga "q" se hace con velocidad constante, entonces la fuerza que aplica el agente externo es igual pero opuesta a la fuerza que el campo ejerce sobre la misma carga. De este modo podemos asegurar que el trabajo realizado por ambos son siempre iguales, pero de signos contrarios.

7.-Siendo E = VB - VA ; el error absoluto en E ser:

d

* Para hallar la media se aplica :

X = 1/n ( Xi

X = 3.0814

Para hallar la desviacin estndar

T = (5 - 3.0814)2 + (3.14 - 3.0814)2 + 2*(2 - 3.0814)2 + (2.28 - 3.0814)2 + 1/2

(4.17 - 3.0814)2 + (2.98 - 3.0814)2

T = ( 3.6864 + 0.0036 + 2.3328 + 0.64 + 1.1881 + 0.01) /7) 1/2 = 0.413711

Para el error aleatorio usaremos la siguiente frmula:

Ea = 3T / (n-1)1/2

Ea = 3(0.413711) / (7-1)1/2

Ea = 1.241134 / 2.449489743

Ea = 0.506691

El error absoluto ser la suma del error sistemtico y el error relativo

Ea = 0.506691 + 0.25 = 0.7566v.

8.-El error relativo de la medida de E ser:

ER = 2.66 = 0.89

2.98

9.- Qu semejanza y diferencia existen entre un campo elctrico y un campo gravitatorio?

Se observa que el esquema matemtico de la ley de Coulomb para cargas puntuales, es similar al planteamiento matemtico de la fuerza para la Ley de Newton para masas puntuales. De esto se podra deducir que los problemas gravitatorios y elctricos obedecen al mismo principio. Sin embargo, mientras los efectos gravitatorios parecen propagarse a travs del espacio con una velocidad infinita, no ocurre lo mismo para los efectos elctricos. El campo gravitatorio caracteriza el cambio de las propiedades fsicas y geomtricas del espacio en el entorno de un cuerpo macizo. La interaccin elctrica es ejecutada segn el esquema carga masa-carga ,Cada carga crea alrededor suyo un campo elctrico que acta sobre las dems partculas cargadas. Se asemejan en que ambas estn influenciadas bajo lo que se denomina campo vectorial, ya que estas fuerzas son magnitudes vectoriales. Se diferencian en que la atraccin gravitacional no posee esta atraccin de tipo elctrica, es decir, los cuerpos se atraen por una interaccin de masas y volmenes que estn bajo un sistema distinto, que es el de la gravedad, mientras que el campo elctrico est gobernado por la carga elctrica de la que estn impregnadas los cuerpos.

Al comparar un campo elctrico con un campo gravitatorio lo ms resaltante es el que para un campo elctrico se necesitan cargas generalmente pequeas y son estas las causantes de que exista campo elctrico; mientras que para originar campo gravitatorio se necesita de cuerpos muy grandes, tal es el caso de los planetas, los cuales por el tamao que tienen pueden generar un campo gravitatorio. Por lo tanto, la diferencia principal es el volumen de cada uno de los cuerpos que se usan para dar origen a los diferentes campos.

Conclusiones:

Las lneas del campo su direccin y sentido en cualquier punto es la misma que la direccin y sentido de la intensidad del campo en una regin

La direccin de la lnea de campo en cualquier punto es la misma que la direccin en la cual se movera una carga positiva si fuera colocada en ese punto

La intensidad del campo es una propiedad que se asocia al espacio que rodea al cuerpo cargado independientemente si se coloca o no una carga en el campo.

La carga se deposita sobre su superficie externa y que el campo elctrico es siempre perpendicular al conductor en el punto referido

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Informe Laboratorio de Fisica III

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Informe Laboratorio de Fsica III