Campo Electrico

1. RESUMEN

Un generador electrostático de alto voltaje (Máquina de Wimshurst) permite cargar láminas a través de un material conductor, al estar cargadas las dos láminas (con cargas opuestas) se forma un campo eléctrico entre las mismas, siempre y cuando el medio sea aislante. Con el fin de verificar la existencia de dicho campo se usaron semillas en el plano donde ocurre dicho experimento, posteriormente las semillas adquieren un momento dipolar eléctrico, lo que les permite alinearse con el campo (E). Las láminas que se usaron son de distintos tamaños y formas para observar con detalle que es lo que ocurre con el campo eléctrico, la disposición de las semillas nos permitió conocer la forma y en cierta medida la dirección del campo eléctrico. El análisis de los resultados nos permite extrapolar y predecir cómo serán las líneas de campo eléctrico para muchas otras configuraciones.

Palabras clave (campo eléctrico, momento dipolar, dipolo inducido, carga eléctrica, líneas de campo, material conductor, medio aislante).

2. ABSTRACT

A high voltage electrostatic generator (Wimshurst machine) allowed us to charge sheets of a conductive material. By having two sheets charged (with opposite charges) they may form an electric field therebetween, provided that the medium is insulating. In order to verify the existence of the field ,seeds were placed in the plane where the experiment takes place, the seeds acquire electric dipole moment, which allowed them to align with the field (E). Sheets of different sizes and shapes were used to observe what happens to the electric field, the arrangement of seeds allowed us to know the form and in some way the direction of the electric field. The analysis of the results allows us to extrapolate and predict how would be the electric field lines for many other configurations.

Key Words (electric field, dipole moment, induced dipole, electric charge, field lines, conductive material, insulating medium)

3. OBJETIVOS

3.1 General:

Demostrar mediante un montaje experimental la existencia y características de los campos eléctricos.

3.2 Específicos:

Conocer bajo qué condiciones se crean los campos eléctricos

Determinar la forma de los campos eléctricos generados

Comprender porque es posible visualizar el campo eléctrico mediante el montaje experimental

Determinar de qué depende la forma y disposición del campo eléctrico creado

Aplicar lo aprendido para la predicción de la forma y dirección de cualquier campo eléctrico

4. Marco teórico

Campo eléctrico

Teóricamente, el campo eléctrico E en el punto que corresponde al vector de posición r, es la fuerza que experimentaría una carga unitaria positiva si estuviera localizada en ese punto, de manera que su presencia no altere la distribución del resto de las cargas ubicadas alrededor (lo que corresponde simplemente a un factor ideal). Aunque por el momento no nos interesa el análisis cuantitativo de los campos eléctricos es preciso reconocer su similitud con un campo al que estamos fuertemente familiarizados, el campo gravitatorio; y no hay mejor manera de hacerlo que mediante ecuaciones con las que estamos bastante familiarizados.

“Mundo” gravitatorio Análogo eléctrico

Una fuerza aparece entre dos objetos cuando estos tienen masa, esta fuerza depende de las masas de los objetos m1 y m2, disminuye con el cuadrado de la distancia entre ellos y por supuesto tiene una constante “G”

F=(Gm_1 m_2)/r^2 En este caso la propiedad que hace que dos objetos experimenten una fuerza es la carga, una vez más nos encontramos con una constante de proporcionalidad y la fuerza es afectada por el cuadrado de la distancia entre las cargas

F=(Kq_1 q_2)/r^2

Los físicos son gente muy inteligente y se dieron cuenta que para calcular la fuerza entre dos objetos con masa/carga no siempre era necesario calcular y operar cada vez todos los términos de la primera formula. Reduciendo un poco la formula crearon una manera más rápida de calcular la fuerza : simplemente multiplicar la carga/masa por la magnitud del “éter” en el que estaban inmersos.

F=g ⃗m

F=E ⃗q

Obviamente solo sirve si la magnitud de esta “extraña” propiedad del espacio se mantenía constante, lo que significa que una de las cargas/masas se mantiene

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