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EXPERIENCIA N°3Error: Reference source not found
LINEAS EQUIPOTENCIALES
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Arrieta Bolívar Daniel. 16984. Ingeniería Electrónica.
García Otero Santiago. 16984. Ingeniería Electrónica.
Ramírez Núñez Julián. 16984. Ingeniería Electrónica.
Silva Torres Javier. 16984. Ingeniería de Sistemas.
Fisica de campos, Grupo 16984, Universidad de la Costa. Bernardo Nuñez Perez 1 de marzo del 2022 RESUMEN En el siguiente experimento se midió cómo se comportan las cargas en un papel conductor , y utilizamos 3 papeles conductores con distinta forma cada uno , uno en placa paralela , en aro y aro y en placa y aro , y así ver cómo se comportan las cargas al poner una especie de aguja y así a través de este podemos medir el campo eléctrico que este genera ,con cada papel conductor escogimos una serie de voltajes como diferentes y así ir buscando diferentes puntos que concordara con nuestro voltaje estipulado Palabras claves: papel conductor, cargas, voltaje ABSTRACT In the following experiment, it was measured how the charges behave in a conductive paper, and we used 3 conductive papers with different shapes each, one in a parallel plate, in a ring and ring and in a plate and ring, and thus see how the charges behave by putting a kind of needle and so through this we can measure the electric field that it generates, with each conductive paper we chose a series of different voltages and thus go looking for different points that would agree with our stipulated voltage Keywords: conductive paper, loads, voltage
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1. INTRODUCCIÓN
Las líneas equipotenciales son aquellas líneas donde el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga. Las líneas equipotenciales son siempre perpendiculares al campo eléctrico. En tres dimensiones las líneas forman una superficie equipotencial. El movimiento a lo largo de la superficie equipotencial no produce trabajo porque el movimiento siempre es perpendicular al campo eléctrico. Cualquier objeto cargado eléctricamente crea un campo eléctrico a su alrededor, donde este último está asociado con una región espacial en el cual se puede percibir los efectos de su carga. El primer intento de William Gilbert de explicar cómo un cuerpo cargado puede "alcanzar" y afectar a otro. Este afirmo que "Un cuerpo cargado emite vapor u olor cuando se frota, lo que produce una atmosfera alrededor de él. Al regresar los vapores al generador, la corriente arrastraba los objetos ligeros"[3].
2. OBJETIVO Observar experimentalmente la formación de líneas equipotenciales para diferentes configuraciones de carga (electrodos). 3. MARCO TEÓRICO 3.1 Líneas Equipotenciales Toda carga puntual al interaccionar con otras cargas o con el mismo espacio que la rodea, crea un campo eléctrico que es una magnitud vectorial que depende directamente de la magnitud de la carga fuente e inversamente del cuadrado de la distancia entre dicha carga y la carga prueba (Ver imagen #1) Imagen 1. Carga fuente. Cuando más de una carga interacciona en un campo eléctrico y actúa como carga fuente respecto a una carga prueba común, y se desea medir el campo eléctrico ejercido sobre esta última se debe determinar el campo eléctrico que cada carga fuente ejerce individualmente sobre la carga prueba y el campo total será representado por la suma vectorial de los campos independientes. El campo eléctrico se puede representar gráficamente por medio de lineas lamadas lineas de campo, las cuales son lineas de fuerza imaginarias tangentes al cam po eléctrico que representan la trayectoria de las cargas, estas cumplen las siguientes propiedades: siempre se originan en las cargas positivas y se dinigen a las cargas negativas; el número de lineas es proporcional a la magnitud de las cargas; no existe intersección entre ellas y su densidad o separación es proporcional a la magnitud del campo. (Ver imagen #2)
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depende de la dirección del campo eléctrico en un punto dado donde ella se encuentre y del signo de esa carga. Así, una carga negativa sentirá una fuerza eléctrica que la obligará a moverse en la dirección contraria al campo, pero si la carga es de signo positivo el efecto es contrario y tenderá a moverse en la misma dirección del campo. En todo caso, habrá trabajo realizado en el sistema carga-campo en cualquiera de las dos circunstancias y la única forma de no realizar trabajo al mover la carga es que ella se desplace “obligadamente” en una superficie equipotencial, de acuerdo con la
expresión para el trabajo eléctrico: [2]
(Ver imagen #6) Imagen 6. Expresión para el trabajo electico.
4. METODOLOGÍA Primero para iniciar este laboratorio revisamos si tenemos todos los recursos para realizar este laboratorio, los elementos y equipos que necesitamos son: 3 hojas de papel conductivo, un panel de corcho, lápiz de tinta de plata, chinches, cables de conexión (caimanes), interfaz Pasco, sensor de Voltaje. I. Colocamos el papel conductor sobre la base de corcho y lo sujetamos con los chinches. II. Verificamos la continuidad de los electrodos. III. Conectamos los electrodos mediante la interfaz Pasco y el computador, ajustamos el voltaje de la fuente (sensor de voltaje) en 10 voltios (Ver imagen #7). Imagen 7. Interfaz pasco. IV. Colocamos el positivo de la fuente (en la interfaz) seguidamente encontramos 5 puntos donde el potencial sea el mismo para 4 potenciales diferentes (para la configuración barra-barra) y ubicamos los puntos sobre la hoja de papel anexada a este documento. (NO RALLAR SOBRE EL PAPEL CONDUCTIVO) V. Dibujamos los puntos de tal manera que luego podamos unirlos trazando una línea continua VI. Repita los pasos 4 y 5 para las configuraciones barra-anillo y anillo-anillo de la imagen # 8 Imagen 8. Configuraciones Montaje experimental de las configuraciones de cargas dibujadas sobre papel
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conductivo, a) Barra-Barra; b) Anillo-Carga y c) Barra-Anillo. VII. Para estas configuraciones encontramos 10 puntos cerca del anillo donde el potencial sea el mismo (para dos potenciales diferentes).
5. ANÁLISIS Y RESULTADOS 3V 5V 8V 9V (10;2) (14;8) (22;2) (24;16) (10;6) (14;12) (22;5) (24;14) (10;4) (14;5) (22;16) (24;10) (10;10) (14;9) (22;18) (24;5) Tabla 1. Placa paralela. 3V 5V 8V 9V (10;14) (14;1) (22;16) (24;9) (10;5) (14;18 (22;12) (24;19) (10;4) (14;20) (22;19) (24;1) (10;15) (14;3) (22;11) (24;20) Tabla 2. Placa y aro. **3V 5V 8V 9V (10;4) (15;19) (20;7) (22;7) (10;2) (15;16) (20;10) (22;15) (10;16) (15;1) (20;12) (23;13) (10;17) (15;2) (20;13) (23;7) Tabla 3. Aro y aro.
- CUESTIONARIO**
6.1. Según los gráficos obtenidos en cada
una de las configuraciones. ¿Qué puede
decir de las gráficas obtenidas en la
configuración Barra-¿Barra, Barra-Anillo
y Anillo-Anillo? Explique su respuesta
BARRA Y BARRA este mientras que sea una combinación Barra-Barra las líneas equipotenciales permanecen constantes a una distancia igualen cualquier parte del campo BARRA Y ANILLO en este las líneas equipotenciales tienden a rodear el anillo alejándose de éste mientras se ubica los puntos por el extremo de la barra ANILLO Y ANILLO en este se observa el comportamiento cóncavo hacia la parte negativa. Se comprobó que la línea equipotencial es perpendicular a las líneas de campo generadas por cada punto (anillo, curvo)
6.2. ¿Es posible obtener las líneas de
campo eléctrico en cada una de las
configuraciones, a partir de las gráficas de
superficies equipotenciales? Explique y
realice las gráficas de líneas de campo
eléctrico sobre la misma hoja.
Si, de acuerdo a los resultados obtenidos en las tablas y ya que las cargas son opuestas estas experimentan una fuerza de atracción, inicialmente están centradas en un solo punto pero al dibujarles una línea equipotencial a cada una , la carga se distribuye de igual forma sobre toda la línea
6.3. ¿Qué sucederá si se repite la
experiencia con un voltaje de 12 voltios y
se trazan las líneas equipotenciales para
los mismos voltajes?
Cuando realizamos la experiencia con un voltaje de 12 voltios podemos observar que la escala aumenta con una mayor frecuencia al momento de mover los caimanes en el sensor de voltaje en donde se encontraban las lineas equipotenciales
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Evidencia 2. Tabla placa aro Evidencia 3. Aro y aro Evidencia 4. Pre informe firmado.
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Evidencia 7. Pre informe. Evidencia 5. Pre informe firmado Evidencia 6. Pre informe. Evidencia 8. Pre informe
