Practica 2. Campo Electrico

Practica 2. Campo Electrico

• Davila Gallego Aaron David
• Gonzalez Galvez Juan Francisco
• Guzman Gutierrez Edgar Enrique
• Laprada Lopez Paula
• Moreno Leyva Cecilia Guadalupe

Universidad de Sonora

8 de febrero de 2018

Resumen

La práctica de campo eléctrico consiste en ver como en una cuba electrostática se puede apreciar como fluye el campo eléctrico, esto para por poner carga en la cuba electrostática que los y llevarla al fondo con unas varillas pequeñas, la cuba se le pone un poco de aceite y también se le desparrama un poco de grama de trigo para que se pudiera bien observar como se ve el campo eléctrico.

En la otra parte de la práctica pusimos una pequeña carga en una jaula para ver que sucedía en ella, y lo que paso fue dentro de la jaula no había nada de carga y fuera de ella si. También se hizo el mismo proceso pero en una escala mayor y dentro de la jaula se introdujo un compañero.

Introducción

Los antecedentes teóricos necesarios para realizar esta práctica son los siguientes:

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa. Su fórmula denota lo anterior despejando lo buscado que es E= campo eléctrico, F= fuerza eléctrica y q=carga puntual.

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Objetivos.

La práctica nos proporciona objetivos que tambien hay que tener un conocimiento anteriormente visto en la clase teórica como son: 

a).-Una carga puntual

Se obtiene con la ley de coulomb donde el campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga puntual en todas las direcciones. Los círculos representan superficies equipotenciales esféricas.

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Figura 1. Representación imaginaria del campo eléctrico 

b).-Dos cargas puntuales de igual signo este se puede obtener, tomando la suma vectorial de los campos eléctricos de las cargas individuales.

y c).-Dos cargas puntuales de signo contrario de igual manera se obtienen con suma vectorial

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Figura 2. Representación de varias cargas puntuales

d).-Un anillo cargado

El campo eléctrico de un anillo de una carga situada sobre el eje del anillo se puede obtener superponiendo los campos de cargas puntuales de los elementos de cargas infinitesimales. A su vez el campo del anillo puede usarse luego, como un elemento para calcular el campo eléctrico de un disco cargado.

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Figura 3. Ecuación de un anillo cargado

e).-Una barra cargada

El campo eléctrico de una carga lineal infinita con una densidad de carga uniforme se puede obtener usando la ley de Gauss. Considerando una superficie gausiana en la forma de un cilindro de radio r, el campo eléctrico tiene la misma magnitud en cada punto del cilindro y está dirigido hacia afuera. El flujo eléctrico es entonces el campo eléctrico multiplicado por el área del cilindro.

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Figura 4. Representación de carga linear o barra cargada.

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Figura 5. Ecuación de una barra.

Arreglo Experimental

Este experimento se llevó a cabo en distintas etapas, durante la primera, se utilizaron distintos materiales entre ellos estaban: un generador de carga, una cuba electrostática, aceite polish, crema de trigo y una barra conductora con mango aislante. Dicha etapa tenía como objetivo permitir observar y estudiar el comportamiento de las líneas de campo utilizando una carga puntual, se comenzó vertiendo el aceite en la cuba electrostática hasta que este alcanzara un milímetro de altura, para después introducir la barra conductora de forma vertical de tal manera que el extremo metálico quedara sumergido en su totalidad, posteriormente dicha barra se conectó mediante un alambre a las esferas del generador. En la figura 1 a continuación se puede apreciar gráficamente el montaje del experimento.

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Figura 3. Representación del arreglo experimental

Para concluir con la primera etapa se introdujo crema de trigo en la cuba electrostática con aceite, de la manera más uniforme posible, una vez completado este paso se encendió el generador el cual nos permitió observar como las líneas de campo se iban formando gracias a la aplicación de una carga puntual.

La siguiente etapa llevada a cabo fue muy similar a la primera, solo que en este caso se utilizaron dos cargas puntuales de igual signo y dos barras conductoras buscando que los extremos de estas quedaran sumergidos en el aceite como se indico previamente en la figura 1. Se esparció la crema de trigo y se encendió el generador para después analizar la configuración que la crema de trigo adoptó.

Posteriormente se realizaron los mismos pasos que en las etapas anteriores pero esta vez utilizando dos cargas puntuales de signo contrario y en este caso se conectaron las barras mediante alambres a un polo distinto del generador, sin tomar en cuenta que tipo de carga tenía cada uno de los polos del generador.

Para concluir con la primera parte y lograr el primer objetivo se llevaron a cabo los mismos pasos anteriormente mencionados, las siguientes veces se utilizo un anillo cargado metálico y una barra previamente cargada, la única diferencia entre la última etapa y las primeras dos se basaba en que dicha barra debía ser colocada en forma horizontal.

Con la intención de lograr el segundo objetivo fijado previamente, el cual consistió en analizar en donde se deposita la carga en exceso de un conductor cargado, cerrado y aislado en condiciones electrostáticas. Se utilizaron diversos materiales como dos jaulas de Faraday, una pequeña y otra grande, durante la primera etapa de la segunda parte se cubrieron las bases de la jaula pequeña con papel aluminio, el cual en este caso actuó como el conductor cerrado.  Posteriormente se colocó sobre una base aislante y de una de las tapas se suspendió un hilo en el cual la esfera forrada de papel aluminio muy aproximada a la superficie interna de la jaula, se repitió el mismo paso pero en este caso la otra esfera estaba en el exterior de la jaula.

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