PRACTICA N° II. CAMPO ELÉCTRICO

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PRACTICA N° II.

CAMPO ELÉCTRICO.

1. INTRODUCCIÓN.

El campo eléctrico es un campo de fuerza que caracteriza el espacio que rodea a una carga  eléctrica, al igual que el campo gravitacional es el campo de fuerza que caracteriza al espacio  que rodea a una masa. Para una carga puntual, tenemos que la intensidad de este campo de fuerza, en cualquier punto del espacio que rodea a la carga Q, se determina por la expresión: E = KQ / r2. De acuerdo a su definición, tanto la fuerza como el campo de fuerza son vectores, que se caracterizan por su magnitud, dirección y sentido, y que se tienen, cada uno, en un punto de aplicación. La dirección y sentido se aplican al movimiento que tendría una carga eléctrica positiva colocada en el punto de aplicación. De esta manera, la carga eléctrica positiva tiene un campo eléctrico dirigido hacia afuera de ella misma, pues al colocar otra carga positiva, la fuerza que se establece es la de repulsión. Y por la misma razón una carga negativa genera un campo eléctrico hacia adentro de ella.

Una ayuda conveniente para observar la forma de los campos eléctricos producidos por distribuciones de carga discreta o continua es trazar las líneas en la misma dirección que el vector intensidad de campo eléctrico en varios puntos. Estas líneas se denominan líneas de campo eléctrico y están relacionadas con el campo eléctrico,  se muestran las líneas de campo eléctrico de una carga puntual positiva y de una carga puntual negativa, obsérvese que las líneas de campo están dirigidas radialmente hacia fuera en las cargas positivas y dirigidas radialmente hacia adentro en las cargas negativas. Debe observarse además que las líneas están más juntas en la cercanía a las cargas lo cual indica que el campo es más intenso en regiones cercanas a las cargas y disminuye a medida que se aleja de las cargas

1. OBJETIVOS.

• Determinar la intensidad del campo eléctrico.
• Estudiar la configuración del campo eléctrico producido en el espacio comprendido entre dos electrodos.
• Verificar las superficies equipotenciales.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO.

1.     Campo eléctrico.

Como se dijo antes, las fuerzas de campo actúan  a través del espacio y producen algunos efectos, aun cuando no exista contacto  físico entre los objetos que interactúan. El campo gravitacional como un  punto en el espacio   debido a una fuente particular fue definido en la sección anterior, como igual a la fuerza gravitacional   que actúa  sobre una partícula de prueba de masa m dividida entre esa masa . El concepto del campo eléctrico fue desarrollado por Michael Faraday (1791 - 1867) en relación con las fuerzas eléctricas, y es de un valor tan práctico que en los siguientes capítulos recibe mucha atención. En este planteamiento, existe un campo eléctrico en la región del espacio que rodea a un objeto con carga: la carga fuente. Cuando otro objeto sobre el para ejemplificar [pic 3][pic 4]

El campo eléctrico provocado por la carga  fuente  en la carga de prueba se define cono la fuerza eléctrica sobre la carga  de prueba por carga unitaria, o, para  mayor claridad, el vector   el campo eléctrico  en un punto en el espacio se define como la fuerza eléctrica F que actúa sobre  una carga de prueba positiva q  colocada  en su punto. Dividida entre la carga de prueba.[pic 5]

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El potencial de un campo eléctrico es una función que varía de un punto  a otro el lugar geométrico de las puntos de igual potencial se denomina superficie equipotencial.  

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La intensidad del campo eléctrico es la misma para todos los puntos que se hallan entre las dos placas de cobre y de dirección perpendicular a ellos. Estas placas paralelas con potencial  , separadas a una distancia d están en relación directa a la intensidad de campo eléctrico mediante la relación.[pic 9]

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El signo negativo se debe a que la intensidad del campo eléctrico va en sentido contrario a la normal paralela a las líneas  de fuerza. El campo eléctrico estudiado es electrodinámico, pero sus propiedades son equivalentes a los de un campo electrostático.

Fig. 1 campo eléctrico en un plano

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fig. 2 campo eléctrico de una partícula

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1. MATERIALES Y EQUIPOS.

• Una fuente dc.
• Multímetro.
• Dos cubetas eléctricas.
• Una punta exploradora.
• Cables de conexión.
• Agua.
• Dos placas de cobre.
• Un papel milimetrado.

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

1. Intensidad del campo eléctrico.

• En un papel milimetrado dibuje las ejes de las coordenadas (x, y).
• Coloque la cubeta electrolítica  sobre el papel de tal manera que el centro de la cubeta conocida como el origen de los ejes coordenadas, luego vierta el agua.
• Instale el circuito como muestra la figura, placas paralelas.
• Conecte la fuente de alimentación de 9V.
• Tomando como referencia la placa negativa mueva la punta explorado a lo largo del eje x y registre los datos correspondientes en el cuadro.

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1. Configuración del campo eléctrico.

• Elige 5 puntos de referencia equidistantes sobre el eje x y desígnelos por: A, B, C, D, E.
• Usando el voltímetro detecte ocho puntos de igual potencial para cada punto de referencia registre los datos en el cuadro.

1. RESULTADOS.

Tabla 1 Voltaje en función a la distancia.

Tabla 2 Coordenadas (pares ordenados) para placas paralelas.

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