Práctica N° 3:
Campo Eléctrico
República Bolivariana de Venezuela
La Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería
Núcleo Maracaibo Ciclo Básico
Departamento de Física Asignatura: Laboratorio de
Física II
Profesora: Yolissa Vega República Bolivariana de
Venezuela
La Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería
Núcleo Maracaibo Ciclo Básico
Departamento de Física Asignatura: Laboratorio de
Física II
Profesora: Yolissa Vega
Objetivos:
Determinar la variación del campo eléctrico y del potencial con relación a las coordenadas, obteniéndose del análisis de los datos, ecuaciones que relacional el potencial con la distancia radial y el campo eléctrico con la distancia radial.
Obtener la geometría de un campo eléctrico.
Marco Teórico:
Es la cantidad de energía por unidad de carga necesaria para mover a una carga de prueba desde el infinito a través de un campo eléctrico.
Potencial Eléctrico
Son aquellas superficies que están compuestas por una distribución continua de puntos que poseen el mismo potencial eléctrico.
Superficies
equipotenciales
Marco Teórico:
Es la región del espacio en la cual se pueden atraer o repeler una carga, o donde se hacen sentir las fuerzas eléctricas de una carga puntual.
Es la región del espacio en la cual se pueden atraer o repeler una carga, o donde se hacen sentir las fuerzas eléctricas de una carga puntual.
Campo Eléctrico
Son líneas que permiten conocer la dirección de una carga dentro de la región de un campo eléctrico. Son representaciones gráficas de la dirección y en ciertas veces de la intensidad de la carga.
Son líneas que permiten conocer la dirección de una carga dentro de la región de un campo eléctrico. Son representaciones gráficas de la dirección y en ciertas veces de la intensidad de la carga.
Líneas de campo
eléctrico
Equipo y material necesario:
Cuba
electrolítica Voltímetro digital Dos sondas y
cables para conexiones
Puntas de prueba para el voltímetro, una de las cuales debe terminar en punta aguda
Hoja milimetrada centrada bajo la cuba.
Cuba .
Voltímet ro.
Fuente .
Electrod os.
Hoja milimetrada centrada con ejes coordenados para hacer la toma de datos
Procedimiento Experimental:
1. Realice el montaje de la siguiente figura:
– +V
– + 25 V
2. Utilizando la punta móvil del multímetro, toque diferentes puntos del electrodo interno. ¿Qué voltaje indica el voltímetro?
¿Cambia de valor el voltaje sobre el electrodo al tocar los diferentes puntos del mismo? ¿Será el electrodo interno una superficie equipotencial? Razone su respuesta.
Procedimiento Experimental:
3. Mueva la punta móvil del voltímetro y toque diferentes puntos del electrodo externo. ¿Qué voltaje indica el voltímetro? ¿Le parece lógico el valor medido? ¿Será el electrodo externo una superficie equipotencial? Razone su respuesta.
4. Mida el radio del electrodo interno (rEI) y el radio interno del electrodo externo (rEE).
rEI =1.3cm rEE = 12 cm
5. En la tabla 1 anote las coordenadas de los puntos que se encuentran en la misma superficie equipotencial.
V1= 20 V
V2= 17 V V3= 14 V
V4= 11 V V5= 8 V
V6= 5 V V7= 2 V
X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 X4 Y4 X5 Y5 X6 Y6 X7 Y7
1.9 0 2.6 0 3.3 0 4.9 0 6.4 0 8 0 10.7 0
0 -1.9 -2.7 0 -3.8 0 -4.9 0 -6.2 0 -8 0 -10.3 0
-1.4 0 0 2.5 0 3.4 0 4.9 0 6.1 0 -7.9 0 11
0 1.3 0 -2.9 0 -3.8 0 -4.6 0 -6.1 0 8.4 0 -10.4
1.4 -1.4 1.7 -2.1 2.5 2.5 3.3 -3.3 4.2 -4.6 5.5 -5.7 7.9 -7.4
1.5 1.7 -2.3 -2.1 -2.5 2.5 -3.3 -3.3 -3.9 -4.6 -5.5 -5.7 -7.9 -7.4
-1.6 -1.6 2.2 1.9 2.6 -2.5 3.4 3.5 4.8 5.1 -6 5.3 6 8.7 -1.5 1 -1.1 2 -3.3 -2.6 -3.6 3.5 -4.6 4.6 6 5.3 -6.4 8.7
Procedimiento Experimental:
Tabla 1 Tabla 1
Procedimiento Experimental:
n r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7
1 1.9 2.6 3.3 4.9 6.4 8 10.7
2 1.9 2.7 3.8 4.9 6.2 8 10.3
3 1.4 2.5 3.4 4.9 6.1 7.9 11
4 1.3 2.9 3.8 4.6 6.1 8.4 10.4
5 1.9 2.7 3.5 4.6 6.2 7.9 10.8
6 2.26 3.11 3.5 4.6 6 7.9 10.8
7 2.26 2.9 3.6 4.8 7 8 10.5
8 1.8 2.2 4.2 5.02 6.5 8 10.8
1.8 2.7 3.6 4.7 6.3 8 10.6
6. Calcule el radio promedio para cada superficie equipotencial.
Registre los resultados en la tabla 2. Anote los valores de V y radio promedio (rP) en la tabla 3.
Tabla 2 Tabla 2
2 2
i i
i x y
r
8
1
1
n i
P r
r n
Procedimiento Experimental:
7. Anote los valores de V y radio promedio (rP) en la tabla 3.
V (V) 20 17 14 11 8 5 2
rP 1.8 2.7 3.6 4.7 6.3 8 10.6
8. En un papel milimetrado y tomando el origen de coordenadas en el centro del papel, represente las coordenadas de los puntos de la tabla 1.
Utilice un compás con abertura equivalente al radio promedio y trace mediante líneas punteadas la superficie equipotencial correspondiente.
Coloque el respectivo potencial a cada línea. Trace las líneas de fuerza de campo eléctrico.
9. Grafique la tabla 3 en papel milimetrado, bilogarítmico y semilogarítmico. En una de las tres gráficas obtendrá una línea recta.
Determine la ecuación de la recta, la cual representa la relación entre el voltaje y radio por la función V = f(r). Para la gráfica en papel milimetrado debe tener presente el comportamiento del potencial en el electrodo interno, tal como lo determinó en el paso 4.2. La gráfica se realizará desde r = 0 cm hasta r = 12 cm. Cuando realice la gráfica en papel semilogarítmico coloque el voltaje en la escala lineal como eje de las ordenadas y el radio en la escala logarítmica como eje de las abscisas.
Procedimiento Experimental:
10.Halle la ecuación del campo eléctrico (Gradiente de Potencial), utilizando la ecuación de V = f(r), obtenida en el paso anterior.
11.Considerando la ecuación encontrada de E= f (r), asigne valores a “r”
entre 0 cm y 12 cm (0 cm < r ≤ 12 cm) y calcule el valor del campo
“E”. Anote los resultados en la tabla 4. Grafique en papel milimetrado E vs r y recuerde considerar el comportamiento del potencial en el electrodo interno tal como lo determinó en el paso 2.
E(V/c
m)
0.772 0
0.386 0
0.257 3
0.193 0
0.154 4
0.128 7
r(cm) 2 4 6 8 10 12
E(V/c m)
0.772 0
0.386 0
0.257 3
0.193 0
0.154 4
0.128 7
r(cm) 2 4 6 8 10 12
r V V
grad
E ( )
Procedimiento Experimental:
12. De acuerdo a lo observado en las gráfica, responda: a) ¿Cuánto vale el potencial desde r = 0 cm hasta r = 1 cm? b)¿Cuánto vale el campo eléctrico desde r = 0 cm hasta r = 1 cm? ¿Por qué estos valores?.
13.¿A qué distancia radial se anula el potencial y a qué distancia radial se anula el campo eléctrico?.
14.A partir de las ecuaciones determinadas para el potencial y el campo eléctrico en función del radio, identifique el modelo electrostático estudiado.
