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Guía de Laboratorio de Física II: Campo y Potencial Eléctrico, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

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Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2021/2022

Subido el 06/06/2022

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Guías Laboratorio de Física II - UFPS Campo y potencial eléctrico
DEPARTAMENTO DE FISICA
LABORATORIO DE FISICA ELECTROMAGNETICA
CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO
Objetivo General:
Determinar la relación entre la intensidad del campo eléctrico y la diferencia de potencial para una
esfera conductora.
Objetivos específicos
1. Determinar la relación entre la intensidad del campo eléctrico y el potencial eléctrico, a
una distancia fija r, medida desde el centro de una esfera conductora.
2. Determinar la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la distancia r, medida
desde el centro de una esfera conductora, cuyo potencial eléctrico se mantendrá
constante.
Materiales:
Sensor de campo eléctrico
Placa de capacitor
Fuente de alto voltaje 0-25KV
Esfera conductora de 4 cm de diámetro
Varilla aislante
Multímetro
Cables de conexión
Fuente de alimentación
Teoría
En todo conductor eléctrico la carga eléctrica se distribuye sobre su superficie; el campo eléctrico
en su interior es cero y el trabajo neto efectuado sobre una carga de prueba por la superficie para
cualquier trayectoria interior será cero.
Esto significa que en el interior de la esfera el potencial eléctrico es constante e igual al de su
superficie.
Para una esfera conductora de radio R, con carga distribuida Q, el potencial eléctrico V en su
superficie (y en su interior) se puede determinar mediante la expresión:
𝑉 = 1
4𝜋𝜀0
𝑄
𝑅
La carga Q en la superficie de la esfera es:
𝑄 = 4𝜋𝜀0 𝑅 𝑉 (1)
Para distancias mayores que R, (r > R) la esfera se comporta como una carga puntual y el potencial
eléctrico 𝑉 resulta ser:
𝑉 = 1
4𝜋𝜀0
𝑄
𝑟 (2)
Combinando las dos ecuaciones (1) y (2) se puede demostrar que:
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pf4

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DEPARTAMENTO DE FISICA

LABORATORIO DE FISICA ELECTROMAGNETICA

CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO Objetivo General: Determinar la relación entre la intensidad del campo eléctrico y la diferencia de potencial para una esfera conductora. Objetivos específicos

  1. Determinar la relación entre la intensidad del campo eléctrico y el potencial eléctrico, a una distancia fija r, medida desde el centro de una esfera conductora.
  2. Determinar la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la distancia r, medida desde el centro de una esfera conductora, cuyo potencial eléctrico se mantendrá constante. Materiales: x Sensor de campo eléctrico x Placa de capacitor x Fuente de alto voltaje 0 - 25 KV x Esfera conductora de 4 cm de diámetro x Varilla aislante x Multímetro x Cables de conexión x Fuente de alimentación Teoría En todo conductor eléctrico la carga eléctrica se distribuye sobre su superficie; el campo eléctrico en su interior es cero y el trabajo neto efectuado sobre una carga de prueba por la superficie para cualquier trayectoria interior será cero. Esto significa que en el interior de la esfera el potencial eléctrico es constante e igual al de su superficie. Para una esfera conductora de radio R, con carga distribuida Q, el potencial eléctrico V en su superficie (y en su interior) se puede determinar mediante la expresión:

La carga Q en la superficie de la esfera es:

Para distancias mayores que R, (r > R) la esfera se comporta como una carga puntual y el potencial eléctrico 𝑉 ′^ resulta ser:

𝑉 ′^ =

Combinando las dos ecuaciones (1) y (2) se puede demostrar que:

𝑉 ′^ =

La magnitud E del campo eléctrico, para un punto a una distancia r del centro de una esfera conductora de radio R, donde r > R, está dada por:

𝑟^2

Como la carga en la superficie de la esfera conductora es Q = 4𝜋𝜀 0 𝑅 V, la magnitud del

campo eléctrico sería:

𝑅 𝑟^2

𝑉 y 𝑉 ′^ = 𝐸 𝑟

En esta práctica, para medir el campo eléctrico, se utiliza una placa que se coloca con un medidor de campo eléctrico (ver montaje), con el fin de obtener una distribución de campo sin distorsiones. Esto hace que por inducción electrostática, se crea una carga imagen (Figura 1), la cual genera un campo igual en el punto donde está situado el medidor. Por lo tanto, el valor leído en el medidor de campo eléctrico corresponde al doble del valor real del campo en cada medición. (Emedido = 2 Ereal)

E =

𝑟^2

Figura 1 Procedimiento.

  1. Realice el montaje mostrado en la figura 2. Figura 2.

DEPARTAMENTO DE FISICA

LABORATORIO DE FISICA ELECTROMAGNETICA

CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO Fecha: __________________ Hora: __________ Profesor _____________________ Nombre de los integrantes del Grupo: Código alumno:





DATOS OBTENIDOS

Radio esfera conductora: R= 2cm Tabla 1. r= 24 cm Tabla 2. V= 1.2 kV NOTA: Recuerde que el valor leído en el medidor de campo eléctrico corresponde al doble del valor real del campo en cada medición. V(Kv) E 𝑉 ′

r (m) E r^2 1/r^2