CAMPOS ELECTRICOS

Cargas y Campos

Objetivos de aprendizaje:

El estudiante será capaz de explicar los conceptos de carga eléctrica, campo eléctrico, potencial eléctrico, línea equipotencial y las relaciones entre ellas. Así mismo, será capaz de relacionar los conceptos de trabajo eléctrico y energía potencial eléctrica.

Instrucciones:

Responder las preguntas en forma breve. Incluir todos los cálculos y gráficos.

Parte 1 ¿Cuáles son las características del campo eléctrico?

1) Vaya a las simulaciones Phet.

2) En la lista de la izquierda elija Electricity, Magnets and Circuits.

3) Ahora seleccione "Charges and Fields".

4) Seleccione "mostrar números".

5) Coloque una carga positiva de 1 nano-Coulomb en el centro de la pantalla.

6) Haga clic en "Mostrar campo eléctrico” y después “solo dirección”.

7) ¿Hacia dónde se dirige el campo eléctrico?.

Respuesta

Sale hacia afuera dela particula

8) Haga click en “borrar Todo”

9) coloque una carga negativa de 1 nano-Coulomb en el centro de la pantalla.

10) Haga clic en "Mostrar campo eléctrico” y después “solo dirección”.

11) ¿Hacia dónde se dirige el campo eléctrico?.

Respuesta

Hacia dentro de la particula

12) Haga click en “borrar Todo”

13) Coloque una carga positiva y una negativa de 1 nano-Coulomb respectivamente y realiza los pasos 6 y 7 de la actividad anterior. Realice lo mismo para dos cargas positivas y después para dos cargas negativas. Coloque sus conclusiones en el siguiente recuadro:

Respuesta

Con cargas diferentes forman circulos que se atraen entre si. En las cargas positivas las lineas de campo no se unen se repelen.

En las cargas negativas las lineas de campo se unen

14) Haga click en “borrar Todo”

15) Coloque en el centro de la pantalla una partícula de 1 nano-Coulomb y cerca de esta partícula un sensor de campo eléctrico. Haga click en mostrar números. Anote los valores y explique a que se refieren estos valores.

Respuesta

246.9 V/m, esta unidad se refiere a la intensidad del campo electrico y 26.6° que son los grados a los que se encuentra en campo. El campo aumenta al disminuir la distancia.

16) Aleje y/o acerque el sensor de campo eléctrico en 4 diferentes puntos alrededor de la partícula. Anote los valores.

Respuesta

1.8 V/m;42.3°, 8.7 V/m;90.1°, 20.3 V/m;155.9°, 10522 V/m;15.8°.

17) ¿Es el campo eléctrico un escalar o un vector? Es un vector

18) Como ha observado, la intensidad del campo eléctrico se debilita al alejarse del objeto cargado eléctricamente. ¿Cree que la relación del campo E contra la distancia es una relación inversa, un inverso cuadrado, o alguna otra relación de fuerza?

Es inversa, a mayor distancia menor campo electrico y viceversa.

15) Utilice el sensor de campo eléctrico y cinta de medir para recopilar datos con el fin de responder a esta pregunta. Elabore un gráfico ( Campo eléctrico vs. distancia) con Excel con el fin de ver si la hipótesis era correcta.

Respuesta

CE (V/m): 2.8, 12.3, 8.3, 64.1, 1.2

D (m): 2.08, 0.83, 1.02, 0.39, 2.8

Parte 2 ¿Qué es una línea equipotencial y cómo está relacionada con el trabajo y la energía?

1) Coloque una carga positiva de 1 nano-Coulomb cerca del centro de la pantalla.

2) En la parte inferior izquierda de la pantalla está un medidor para indicar el potencial eléctrico, en voltios, creado por la carga que se introdujo. Anote el voltaje y selecciona "dibujar" en el medidor. 4Volts

3) Coloque el medidor a 5 diferentes distancias de la carga positiva y repite la actividad del punto anterior.

4) Anote los datos en el siguiente recuadro:

Respuesta

67 V, 23V, 13.1V, 17V, 3.6V.

5) Estas líneas son líneas equipotenciales y son muy similares a las líneas en un mapa topográfico geológico (investigar que es un mapa topográfico geológico). Explique la similitud.

Respuesta

A mayor voltaje es mas pequeña la linea equipotencial

6) Imagine que está en la ladera de una colina con un mapa topográfico de la región.

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