Informe de Laboratorio N°3 Campo Eléctrico y Curvas Equipotenciales

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA[pic 1]

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS BÁSICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

Facultad de Ingeniería Civil

Departamento Académico de Ciencias Básicas[pic 2]

Informe de Laboratorio N°3

Campo Eléctrico y Curvas Equipotenciales

Integrantes:

Contreras Boza Sebastián Alberto – 20221295H

Cuya Noya Jhordy Roger – 20224525D

Docente:

Msc. Dane Bruce Cachi Eugenio

Curso:

Física II (FI204)

Sección

I

Lima – 2023

Campo Eléctrico y Curvas Equipotenciales

Electric Field and Equipotential Curves

Contreras Boza Sebastián Alberto, Cuya Noya Jhordy Roger

Física II

Departamento Académico de Ciencias Básicas, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería

sebastian.contreras.b@uni.pe, jhordy.cuya.n@uni.pe

Resumen:

En este informe se determinará el valor del Campo eléctrico haciendo uso de cálculos indirectos. También, se graficarán las curvas equipotenciales observadas en el experimento. Para realizarlo, con el uso de papel milimetrado, armaremos un sistema de coordenadas; este se colocará debajo de una bandeja de acrílico con cierta cantidad agua (sol. conductora) que no sobrepase un cm. de altura; finalmente armaremos el circuito que nos permitirá visualizar las curvas equipotenciales, para posteriormente graficarlas y obtener de manera indirecta el Campo eléctrico.

Palabra clave: campo eléctrico, curvas equipotenciales

Abstract:

In this report, the value of the electric field will be determined using indirect calculations. Also, the equipotential curves observed in the experiment will be graphed. To do it, with the use of graph paper, we will build a coordinate system; This will be placed under an acrylic tray with a certain amount of water (conductive sun) that does not exceed one cm. Tall; finally we will build the circuit that will allow us to visualize the equipotential curves, to later graph them and indirectly obtain the electric field.

1. Introducción:

El concepto de Campo eléctrico es de suma importancia en la descripción de diversos fenómenos físicos. Por ejemplo, para dos partículas cargadas que interactúan en el espacio, “¿Cómo informa una a la otra que está presente? ¿Qué ocurre en el espacio que hay entre ellas?” (Young & Fredman 2009, vol. II pág. 721). Es justamente este concepto que nos permite responder a dichas preguntas y a muchas más. Además, el Campo eléctrico también se relaciona con otros conceptos como puede ser el Potencial eléctrico, que, también interviene para la explicación de fenómenos de naturaleza eléctrica.

1. Fundamento teórico:

Campo eléctrico:

Fuerza que experimenta una carga en cualquier región de un espacio. De aquí deriva lo que es La intensidad de campo eléctrico (Alonso, M., & Finn, E. 1986, vol. II pág. 462).

[pic 3]Esta dada por:

[pic 4]

Potencial eléctrico:

Es la energía potencial por unidad de carga. (Young & Fredman 2009, vol. II pág. 789).

Para su obtención usamos:

[pic 5]

El Campo y Potencial eléctrico se van a relacionar mediante:[pic 6]

      [pic 7]

Esta ecuación es útil cuando se conoce el Campo, pero cuando se desconoce, y solo se tiene el potencial, se puede hallar el campo del siguiente modo:

             ….  ….. (1)[pic 8]

A esto se le conoce como el Gradiente de Potencial.

Para un caso especial, la intensidad del campo eléctrico uniforme entres los electrodos y la diferencia de potencial entre ellas se relación mediante esta fórmula:

….  ….. (2)[pic 9]

Líneas de Fuerza:

[pic 10]Líneas tangentes a la dirección del campo. Así mismo, también son perpendiculares a las líneas/superficies equipotenciales (mismo potencial). Sirven para poder representar a un Campo eléctrico. (Alonso, M., & Finn, E. 1986, vol. II pág. 463).

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

1. Materiales

Se utilizaron los siguientes:

Una fuente de poder DC (0-12V)

[pic 15]

Figura 3.

Un multímetro

[pic 16]

Figura 4.

Electrodos

[pic 17] [pic 18]

Figuras 5 y 6.

Solución conductora(agua)

[pic 19]

Figura 7.

Bandeja acrílica y papel milimetrado

[pic 20]

Figura 8.

1. Procedimiento:

1. Trazar un sistema de coordenadas en el papel milimetrado y colocarlo debajo de la bandeja de acrílico con agua.
2. Situar los electrodos equidistantes del origen sobre el sistema de coordenadas y establecer una diferencia de potencial entre ellos mediante la fuente de poder.
3. Para los puntos de la curva equipotencial, colocar un puntero del multímetro en el borne negativo (puntero fijo) y el positivo en un número entero x (punto móvil), apuntar la coordenada y el voltaje que registra el voltímetro, buscamos otra coordenada que registre el mismo voltaje, así hasta obtener un mín. de 5 o un máx. de 7 puntos que contengan la curva equipotencial.
4. Proceder a hacer lo mismo con otro punto en el eje de coordenadas hasta obtener 5 curvas equipotenciales.
5. Hacer una tabla de voltaje y distancia, así como, su respectiva gráfica.
6. Calcular el voltaje de los electrodos.
7. Con ello calcular el Campo eléctrico con la ecuación (1).[pic 21][pic 22][pic 23]

Figura 9. Experimento real

Nota: Tomado de Laboratorio de Electromagnetismo y Óptica (2020).[lab manual] Departamento de Física, Universidad de Buenos Aires.

1. Análisis de datos y Resultados

La distancia de la bandeja (49cm) y los voltajes en cada electrodo se obtuvo:

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