Practicas FISICA 3 UPIICSA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

“UPIICSA”

CARRERA : INGENIERIA INDUSTRIA

MATERIA : FÍSICA EXPERIMENTAL III

PRACTICAS DE LABORATORIO

ALUMNOS :

CHICO MIRANDA ROGELIO 2004600187

GONZALEZ ROMERO NATHALY 2004601104

SECUENCIA : 3IMB

PROFESOR: Dr. GALLEGOS DE LA CRUZ APOLONIO

FECHA DE ENTREGA: 17/FEBRERO/2005

OBJETIVOS

 Detectar la existencia del campo eléctrico en la vecindad de este.

 Medir el potencial electrostático en puntos cercanos a la superficie de un conductor esférico.

 Determinar la relación entre el potencial electrostático y la distancia al centro de la configuración de la carga.

 Determinar una relación entre la magnitud del campo eléctrico en un punto y la distancia de este punto al centro de la configuración de la carga.

 Delimitar la validez de las relaciones encontradas en los objetos 5 y 6.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

 Campo eléctrico.- Es la región del espacio donde se ponen de manifiesto los fenómenos eléctricos.

 Campo eléctrico .- En términos muy generales es algo que rodea a un cuerpo electrizado y se denota con la letra E.

La región del espacio situada en las proximidades de un cuerpo cargado posee unas propiedades especiales. Si se coloca en cualquier punto de dicha región una carga eléctrica de prueba, se observa que se encuentra sometida a la acción de una fuerza. Este hecho se expresa diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo eléctrico.

La dirección del campo eléctrico en cualquier punto viene dada por la de la fuerza que actúa sobre una carga positiva unidad colocada en dicho punto.

Las líneas de fuerza en un campo eléctrico están trazadas de modo que son, en todos sus puntos, tangentes a la dirección del campo, y su sentido positivo se considera que es el que partiendo de las cargas positivas termina en las negativas.

La intensidad de un campo eléctrico creado por varias cargas se obtiene sumando vectorialmente las intensidades de los campos creados por cada carga de forma individual.

Así que el campo eléctrico E es un campo vectorial , por lo que para estudiarlo se tiene que medir su magnitud, dirección y sentido , pero esto no es posible ; así que debemos hacer una medición indirecta mediante el concepto de diferencia de potencial .

La diferencia de potencial (ΔV) en términos prácticos se conoce como voltaje y es medido mediante un voltímetro y la relación entre la magnitud de E y ΔV es una relación directamente proporcional . Esta función se define en términos del trabajo realizado.

Para encontrar una relación explicita entre E y V como lo requiere el procedimiento experimental se hace lo siguiente :

Se consideran dos puntos muy cercanos dentro del campo; debido a su cercanía el campo eléctrico en ambos no será muy diferente , así se puede tomar a E ( campo promedio ) como el valor del campo en el centro del intervalo , de acuerdo a esto la diferencia de potencial entre dos puntos será aproximadamente :

ΔV = E Δr

Donde E es la magnitud del campo eléctrico en el centro del intervalo. La relación anterior permite determinar el campo eléctrico midiendo la diferencia de potencial entre dos puntos muy cercanos.

Otra forma de cuantificar aproximadamente E es una forma gráfica de visualizar este campo a través de sus llamadas líneas de fuerza, líneas que deben dibujarse de acuerdo a los siguientes lineamientos :

1. La dirección de la tangente a una línea de fuerza debe coincidir con la dirección de la fuerza que genera el campo en ese punto.

2. La cantidad de líneas por unidad de área (densidad) debe ser proporcional a la magnitud del campo en una región determinada.

3. El sentido de estas líneas queda determinado por el sentido de la fuerza que experimenta la carga ( pequeña y positiva ) colocada en cada punto.

Se debe tomar en cuenta que estas líneas de fuerza son solo una conceptualización gráfica que permite una visualización sencilla de campo eléctrico.

Una forma de materializar estas líneas se pude llevar a cabo por el efecto de inducción que ejerce este mismo campo sobre un material conductor o bien el efecto de polarización que ejerce este mismo campo sobre un material dieléctrico cuando ellos se sumergen en el campo eléctrico.

Es obvio que a pesar de que la carga que aparece en ambos casos es de magnitud , habrá un par de fuerzas y una fuerza neta actuando sobre el objeto que se encuentra dentro del campo, el efecto de estas fuerzas será;

 Una rotación del objeto alrededor de su centro de masa.

 Una probable traslación del objeto hacia la acumulación de carga y la viscosidad del medio .

 Si se tienen muchos objetos sumergidos dentro del campo eléctrico el efecto formara las líneas de fuerza.

Ahora como el campo eléctrico ya es posible encontrarlo, entonces se puede definir un flujo eléctrico ØE , es decir , una cantidad de líneas que atraviesan una superficie :

ØE = [ E ] A cos θ = E . A

Donde θ es el ángulo que hace el vector del área y el vector del campo eléctrico .

Cuando el flujo eléctrico se multiplica por la constante electrostática ε0 , se tiene la carga eléctrica , entonces ε0 ≕ ØE = Q , cuando la superficie es cerrada y está encierra una carga, se tiene la Ley de Gauss. Aquí a la superficie se le conoce como superficie gaussiana o superficie envolvente y la carga es la carga encerrada.

EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR :

 Un generador electroestático

 Un voltímetro electroestático

Es un dispositivo que mide diferencias de potencial recibe el nombre de voltímetro. La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera en el circuito puede medirse uniendo simplemente la terminales del voltímetro entre estos puntos sin romper el circuito.

 Una esfera conductora hueca

 Una sonda

 Un péndulo electroestático

 Un electroscopio

El electroscopio se emplea para detectar la presencia de cargas eléctricas, para determinar el signo de las mismas y para medir e indicar su magnitud. Este dibujo esquemático muestra las partes básicas del dispositivo: (a) y (a_) son láminas metálicas delgadas colgadas de un soporte metálico (b); (c) es un recipiente de vidrio, y (d) es una bola que recoge las cargas eléctricas. Las cargas (positivas o negativas) se conducen hasta las láminas a través del soporte metálico. Como las cargas iguales se repelen, las láminas se separan. La cantidad de carga se calcula midiendo la distancia entre las láminas.

Electroscopio, dispositivo que sirve para detectar y medir la carga eléctrica de un objeto. Los electroscopios han caído en desuso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos mucho más precisos, pero todavía se utilizan para hacer demostraciones.

El electroscopio más sencillo está compuesto por dos conductores ligeros suspendidos en un contenedor de vidrio u otro material aislante. Los dos conductores están conectados a un tercer conductor que se halla fuera del recipiente.

Cuando se acerca un cuerpo cargado al conductor exterior, los conductores del interior se cargan y se repelen. Midiendo la distancia a la que se separan estos conductores se puede calcular la cantidad de carga del cuerpo.

 Una vela

 Una cuba electrostática , aceite de resino y aserrín.

Es un utensilio que tiene 30 cm. de largo por 10 cm. de altura. Es una caja cromada con salida lateral. Se utiliza para la obtención de gases por desplazamiento de agua

 Un retroproyector

 4 juegos de eléctrodos

 8 cables caimán – caimán

Consiste de cables de varios colores, 16 alambres de 24 pulgadas de largo con piezas banana caimán y adaptadores a baterías.

PROCEDIMIENTO

Primera parte: detección del campo eléctrico indirectamente.

1.1 Conecte la esfera hueca a la terminal positiva del generador electrostático

1.2 Active el generador eléctrico a su máximo.

1.3 Con el electroscopio verifique que la esfera hueca este electrizada.

1.4 Acerque el péndulo electrostático a la esfera hueca, sin que la esfera de esta toque la esfera hueca. Tome nota del efecto que se produce en el péndulo electrostático.

1.5 Repita la instrucción anterior en puntos radialmente simétricos a la esfera hueca. Para esto cloque la esfera hueca sobre la cartulina.

1.6 Acerque nuevamente el péndulo a la esfera hueca, pero esta vez que la esferita del péndulo toque la esfera hueca. A continuación separe el péndulo de tal forma que la esferita quede entre 8 y 10cm de la superficie de la esfera hueca; observe y tome nota del efecto que produce.

1.7 Coloque el péndulo a una distancia donde

...