Departamento de Física©Ciencias Básicas   Universidad del Norte-Colombia<br />Septiembre 07, 2009<br />Código: FIS-1033-04...
Es aquel en el cual la magnitud y dirección del campo son las mismas en todos los puntos.
2.4 Potencial Eléctrico
Un potencial es energía potencial por unidad de carga, se define el potencial V en cualquier punto de un campo eléctrico c...
V = U / q0;   U = q0V
El potencial es una cantidad escalar.
  2.5 Líneas  Equipotenciales
En las líneas de campo son curvas y en las líneas equipotenciales son superficies curvas. Las superficies equipotenciales ...
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL</li></ul>En esta experiencia se usa papel conductivo cuadriculado en centímetros con cuatro dif...
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Lab2. Fisica Electrica

  1. 1. Departamento de Física©Ciencias Básicas Universidad del Norte-Colombia<br />Septiembre 07, 2009<br />Código: FIS-1033-04<br />Laboratorio de Física electricidad<br />LINEAS EQUIPOTENCIALES Y CAMPO ELECTRICO<br /> Yesid Rafael Gutierrez ÁvilaEmail: yavila@uninorte.edu.coIngeniería Mecánica<br />Slahyden José Vides VillamizarEmail: slahydenv@uninorte.edu.coIngeniería Civil<br />Abstract<br />In the second experience carried out was treated as a first step analysis the electric field lines in a region troubled by two electrodes, but this equipotential lines were drawn in a region consisting of two parallel plates then measuring the electric field at the midpoint of this region using the equipotential lines. And finally were plotted equipotential and field lines in a region of an electric field consisting of two concentric circles. With this experience it was found that the field lines are always perpendicular to the equipotential lines regardless of the region.<br />Resumen<br />En la segunda experiencia realizada se trato como medida inicial analizar las líneas de campo eléctrico en una región perturbada por dos electrodos, pero para ello se trazaron las líneas equipotenciales en una región constituida por dos placas paralelas para luego medir el campo eléctrico en el punto medio de esta región haciendo uso de las líneas equipotenciales. Y por último se trazaron líneas equipotenciales y de campo en una región de un campo eléctrico constituido por dos círculos concéntricos. Con esta experiencia se pudo comprobar que las líneas de campo son siempre perpendiculares a las líneas equipotenciales sin importar la región.<br /><ul><li>INTRODUCCION Y OBJETIVOS</li></ul>En el presente informe tratamos de observar y estudiar las líneas de campo eléctrico en una zona alterada por dos electrodos a partir del trazo de líneas equipotenciales. Se estudiara específicamente dos tipos de regiones, una de ellas es cuando las líneas son paralelas en la cual se va a medir el campo eléctrico en el punto medio de la región entre las dos placas y la otra región se constituye por círculos concéntricos en la cual se constituye por el interior de un dipolo. Se comprobara si efectivamente la relación entre campo eléctrico y diferencia de potencial existe como lo describe la teoría dada en clase.<br /><ul><li>MARCO TEORICO </li></ul>2.1 Campo Eléctrico<br />Según el enfoque moderno, se sabe que una partícula cargada no emite una “atmósfera” ni requiere de la intervención del medio para interactuar con otras cargas. La descripción moderna de la interacción entre partículas está basada en el concepto de campo, que desarrolló Michael Faraday hacia la década de 1830.<br />La distribución de valores sobre una región del espacio recibe el nombre de campo.<br />El campo eléctrico se puede expresar matemáticamente como:<br />, donde el término del numerador representa la diferencia de potencial medida y el denominador representa la distancia medida.<br />2.2 Líneas de Campo Eléctrico<br />Una línea de campo eléctrico es una recta o curva imaginaria trazada a través de una región del espacio, de modo tal que su tangente en cualquier punto que tenga la dirección del vector de campo eléctrico en ese punto. El científico ingles Michael Faraday fue el primero en introducir el concepto de líneas de campo y las llamo “líneas de fuerza”, pero es preferible el término “líneas de campo”.<br /><ul><li>2.3 Campo Eléctrico Uniforme
  2. 2. Es aquel en el cual la magnitud y dirección del campo son las mismas en todos los puntos.
  3. 3. 2.4 Potencial Eléctrico
  4. 4. Un potencial es energía potencial por unidad de carga, se define el potencial V en cualquier punto de un campo eléctrico como la energía potencial U por unidad de carga asociada con una carga de prueba q0 en ese punto:
  5. 5. V = U / q0; U = q0V
  6. 6. El potencial es una cantidad escalar.
  7. 7. 2.5 Líneas Equipotenciales
  8. 8. En las líneas de campo son curvas y en las líneas equipotenciales son superficies curvas. Las superficies equipotenciales son planos paralelos perpendiculares a las líneas de campo.
  9. 9. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL</li></ul>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.<br />3.1. Configuración del ordenador<br />Se conecto el interfaz ScienceWorkshop al ordenador, se encendió el interfaz y luego se encendió el ordenador. <br />Se conecto la clavija DIN del sensor de voltaje al Canal Analógico B del interfaz.<br />Se conecto la clavija DIN del amplificador de potencia en el Canal Analógico A del interfaz. Se enchufo el cable de alimentación en la parte posterior del Amplificador de Potencia. Se conecto el otro extremo del cable de alimentación a una toma de corriente.<br />Se inicio Data studio.<br />3.2. Calibración del sensor y montaje del equipo.<br />Se realizo el montaje como se indica en las figuras 1.1 y 1.2 <br /> <br />3.3. Toma de datos<br />Caso de las líneas paralelas:<br />Se realizo un montaje como indica la Figura 1.1.<br />1. Se introdujo un valor de 8 voltios DC en la fuente de poder (Power Amplifier)<br />2. Se fijo el electrodo negativo al terminal negativo de la fuente y se tomó como referencia, en el sensor de voltaje para determinar el potencial en cualquier otro punto.<br />3. Se trazo en la hoja auxiliar un par de líneas con las mismas medidas que las de la hoja conductora, la cual fue utilizada para marcar las coordenadas obtenidas en la medición<br />4. Se tomó el terminal positivo del voltímetro y se desplazo sobre el papel conductor hasta que el voltímetro registró tres (3) voltios. Se le indico a un compañero del grupo la coordenada obtenida.<br />5. Se repitió el procedimiento anterior hasta encontrar sobre la hoja conductora otro punto que también registro tres (3) voltios.<br />6. Se identifico sobre la hoja conductora otros puntos con el mismo potencial indicado en el numeral tres hasta completar un total de 6 puntos. Se trato que los puntos no quedaran muy unidos para obtener una distribución adecuada.<br />7. Obtenidos todos los puntos anteriores en la hoja auxiliar suministrada, se unieron con una línea continua. Estas líneas son llamadas líneas equipotenciales. Se marco como línea de 3 voltios.<br />8. Se repitió los pasos anteriores para potenciales de 1 y 5 voltios.<br />Medida aproximada del campo eléctrico en el interior de la región entre las placas<br />9. Se selecciono el punto central entre los electrodos, se coloco en ese mismo punto las puntas de medición entregadas por el profesor. Se coloco de tal manera que una de las puntas de medición quedara fija y la otra se pudiera mover. Se varío la posición de la punta móvil hasta que se registro la mayor diferencia de potencial. Se anoto este resultado.<br />10. Con una regla se midió la distancia entre los puntos marcados por la puntas.<br />11. Se calculo el campo eléctrico aproximado en ese punto sabiendo que el campo eléctrico apunta en la dirección donde el potencial decrece con mayor proporción.<br />Caso de círculos concéntricos <br />12. Se realizo un montaje como indica la Figura 1.2<br />13. Para el montaje antes mencionado se repitió el procedimiento anterior desde el paso 1 hasta el paso 7 para los mismos voltajes pedidos.<br />DATOS OBTENIDOS<br />Figura 2: En la figura se puede apreciar las líneas equipotenciales y de campo en una región de un campo eléctrico constituido por dos círculos concéntricos.<br /> <br />Figura 3: En la figura se muestra claramente las líneas equipotenciales en un campo eléctrico generado por dos electrodos constituidos por dos líneas paralelas (placas paralelas) <br />ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS<br />Luego de efectuar las respectivas anotaciones y observaciones, lo cual se resume como una toma de datos, se procedió a analizar estos mismos y de esta manera responder preguntas de análisis como las que se presentan a continuación: <br />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?<br />De acuerdo a la figura 3 se puede decir que la dirección en donde se midió la mayor diferencia de potencial con respecto a las líneas equipotenciales es en sentido hacia la placa negativa. El campo eléctrico apunta en dirección desde la placa positiva hacia la placa negativa.<br />Pregunta 2: Para ambas configuraciones, dibuje las líneas de campo a partir de las líneas equipotenciales. Describa cualitativamente como están dispuestas estas líneas.<br />En esta grafica se puede apreciar que las líneas de campo están más próximas unas de otras y se encuentran dirigidas hacia el electrodo negativo, pero también se infiere que no son paralelas las líneas de campo por lo que tampoco rectas, lo que quiere decir que el campo no es uniforme. En todo cruce de las líneas equipotenciales con las de campo, las dos son perpendiculares.<br />A partir de esta grafica se puede deducir que las líneas de campo en el centro son rectas y paralelas y están igualmente espaciadas excepto en los extremos de las placas y las equipotenciales también son rectas y paralelas entre ellas excepto en los extremos de las placas puesto que se curvan hacia afuera y perpendiculares a las líneas de campo.<br />Pregunta 3: ¿Cómo esta distribuido el potencial eléctrico en la región entre los círculos concéntricos?<br />A partir de la grafica se puede inferir que el potencial eléctrico aumenta a medida que se acerca a los electrodos siendo cero en la línea que se encuentra en el medio del dipolo.<br />Responda las preguntas problematológicas.<br />¿Qué significado físico tiene el hecho que las líneas equipotenciales estén igualmente espaciadas?<br />Como la separación del las líneas equipotenciales indica la intensidad del campo eléctrico, entonces si las líneas equipotenciales están igualmente espaciadas se puede asumir que el campo eléctrico es constante (uniforme), es decir que su dirección y magnitud es la mimas en todos los puntos.<br />Compare la información recogida por los demás grupos sobre el valor del campo eléctrico en el centro de las placas, y establezca la relación entre la separación de las líneas paralelas y la magnitud del campo eléctrico, en el centro de las placas.<br />Al comparar la información recogida por los demás grupos sobre el valor del campo eléctrico en el centro de las placas se puede decir que entre mayor las líneas paralelas menor era la magnitud del campo eléctrico en el centro de las placas.<br />CONCLUSIONES<br />A partir de los datos, observaciones y los análisis de los fenómenos físicos hechos en el laboratorio se puede concluir que en cualquier campo uniforme las líneas de campo son rectas y paralelas y están igualmente espaciadas, las líneas equipotenciales son paralelas entre si y perpendiculares a las líneas de campo. Pero para todo campo ya sea uniforme o no, las líneas de campo y las líneas equipotenciales son siempre mutuamente perpendiculares. Además en una configuración de placas paralelas la mayor diferencia de potencial con respecto a las líneas equipotenciales se encuentra dirigida hacia la placa negativa al igual que el campo eléctrico. Otra conclusión importante es que la el potencial eléctrico en una región entre círculos concéntricos aumenta a medida que se acerca a los electrodos y se vuelve cero cuando se encuentra a lo largo de la línea que se encuentra en medio del dipolo.<br /><ul><li>REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
  10. 10. SEARS, Zemansky, Física Universitaria, Volumen 2
  11. 11. Serway, Raymond, Electricidad y magnetismo, 6ta edición, International Thomson editores. S.A, México D.F, México, 2005
  12. 12. Dario Castro Castro y Antalcides Olivero Burgos, Física Electricidad para estudiantes de ingeniería, notas de clase, Edición Uninorte.

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