República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Universidad Nacional Experimental del Táchira Departamento de Matemática y Física Laboratorio de Física II – 0842303L
CAMPO ELECTRICO.
Integrantes. Cherlyseth Acevedo CI: 23.098.307 Paola Lucena CI: 24.116.963 Oriana Molina CI: 25.167.041 Anyelid Pallares. CI: 28.602.282
San Cristóbal, Julio 2016.
INTRODUCCION. Los fenómenos químicos y físicos que presenta la naturaleza bien sea en su completa naturalidad o influenciado por elementos que intervienen para el desarrollo de los mismos, son ignorados constantemente por la humanidad, sin embargo el hecho de ser ignorados no implican que estos no tengan importancia, al contrario, gracias a estos fenómenos es que el avance del conocimiento sobre los beneficios que nos brinda nuestra habitad nos ha servido para satisfacer nuestras necesidades materiales y como tal para el avance de la tecnología. Un mayor ejemplo es el estudio de la fuerza eléctrica donde se conocerá sobre el comportamiento del campo eléctrico alrededor de una carga. Con ayuda de la teoría y la práctica experimental se podrá apreciar las respectivas líneas que forman el campo eléctrico al ser probado
en
diferentes voltajes que según su posición varían en coordenadas, en consecuencia tendremos la forma en como una carga eléctrica modifica el espacio a su alrededor y todo lo concierne al mismo. Para una mayor comprensión más adelante se podrá apreciar gráficamente los comportamientos obtenidos de la práctica experimental.
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS. A partir de los datos de la tabla I se procederá a determinar cada uno de los radios por coordenada para posteriormente determinar el radio promedio.
V1= 35V
V2= 30V
X
Y X
V3= 25V
V4=20V
V5= 15V
Y X
Y X
Y X
Y
0
-2.5
0
-4
0
-6
0
-1
0
-1.8
0.5
-1.2
0.9
-1.4
2.2
-0.8
3
-2.6
4
-4
-1
-0.8
-1.4
-1
-2.6
-0.7
-3
-2.6
-4
-4
-0.6
0.8
-1.6
0.8
-2.4
1
3.2
2.4
-4
4
0
1.2
0
1.4
0
2.2
0
4
0
6
0
-1.2
0
-1.4
0
-2.2
0
-4
0
-6
1
0
0
4
0
6
0
1.8
0
2.5
Realizando los respectivos cálculos del radio promedio se procede a llenar la tabla II. V (volts)
35
30
25
20
15
R(cm)
1.1
1.6
2.4
4
5.9
Partiendo de estos datos se graficara en el Excel los puntos obtenidos para determinar cómo es el comportamiento de la misma. Como nos indica que se debe graficar en papeles milimetrado y bi-logaritmo se hara la representación de ambas respectivamente. En primer lugar la gráfica debe dar una curva y modelo matemático de una función potencial, y en segundo lugar su resultado será una función de tipo lineal.
A continuación la gráfica:
Potencial Electrico vs Distancia Radial 40 35 30 Potencial Electrico vs Distancia Radial
25 20 15
Potencial (Potencial Electrico vs Distancia Radial)
y = 37,633x-0,491
10 5 0 0
2
4
6
8
Le corresponde como modelo matemático la función potencial, teniendo como ecuación:
Donde, b es el punto de corte y m es la pendiente. Introduciendo los datos graficados en X y Y en Excel se obtiene lo siguiente: b= 37.63 y m= -0.49 Quedando la función como:
Y su modelo matemático.
Representando la función lineal:
Potencial Electrico vs Distancia Radial 40 35 30 Potencial Electrico vs Distancia Radial
25 20 15
Lineal (Potencial Electrico vs Distancia Radial)
y = -3,9113x + 36,734
10 5 0 0
2
4
6
8
Su modelo matemático es:
Donde, b es el punto de corte y m es la pendiente. Quedando así:
Por último se calculara el modelo matemático del campo eléctrico. La fórmula de intensidad de campo eléctrico está dada por:
Con dichos datos se llenara la tabla III.
V
35
30
25
20
E
10
6.25
3.13
1.42
R(cm)
1.1
1.6
2.4
4
Representando el comportamiento de la grafica tenemos:
Campo Electrico vs Distancia Radial. 12 10 Campo Electrico vs Distancia Radial.
8 6
Potencial (Campo Electrico vs Distancia Radial.)
4 2 y = 12,068x-1,534 0 0
1
2
3
Quedando la función como:
Y su modelo matemático.
4
5
DISCUSION DE RESULTADOS. Para la realización de la práctica experimental del campo eléctrico fue necesario conocer temas referentes al mismo, utilizamos como material: una cuba electrolítica, dos sondas, un reóstato, voltímetro cables para conexiones entre otros, la cuba estaba llena de agua como electrolito, en el fondo había un vidrio con un plano de coordenadas, se ubicó una sonda cuya punta quedaba interna justo en el centro del plano de referencia y la otra punta externa, a ellas fueron adheridos los cables que conectaban el sistema de la siguiente forma: El reóstato tenía para tres conexiones el cual llamamos A, B, C, los cables fueron ubicados a los extremos del potenciómetro y al voltímetro que nos daría los voltios según las cargas, el extremo c se conectó al electrodo externo, y el B al electrodo interno. Luego procedimos con ayuda de otro cable cuya punta termina en punta a medir los potenciales según lo pedía la hoja de trabajo, cuyos valores eran: 35v, 30v, 25v, 20v, 15v, 10v, 5v, estos valores fueron tomados como ordenadas y abscisas y de esta manera al momento de plasmarlas gráficamente fuese más conciso y ordenado. Dichos datos fueron ubicados en la tabla número I, en este punto se determinaron los radios por cada coordenada y posteriormente se los radios promedios por cada voltaje. Con los datos anteriores se llenó la tabla número II, se graficó su comportamiento en Excel, teniendo como objetivo conseguir el modelo matemático de la gráfica Potencial Eléctrico vs Distancia Radial la cual fue una función potencial. Finalmente se obtuvo la tabla número III a través del cálculo de la Intensidad del campo eléctrico (E) y con respecto a los radios son los mismos usados al comienzo de la práctica. El resultado obtenido fue un modelo matemático correspondiente a la función potencial.
CONCLUSION.
El campo eléctrico se propone para explicar la interacción entre cargas eléctricas, aun cuando no hay contacto físico entre ellas.
El campo eléctrico es infinito, pero su intensidad va disminuyendo con la distancia.
La intensidad del campo eléctrico entre las líneas de fuerza, a mayor densidad de líneas mayor intensidad del campo eléctrico.
El campo eléctrico es un espacio que rodea la carga eléctrica.
Es infinito el campo eléctrico pero cada vez q se va alejando va disminuyendo su intensidad.
Es posible encontrar un gran número de puntos todos con el mismo potencial en un campo eléctrico. La línea o superficie que incluye todos estos puntos es llamada línea o superficie equipotencial.
Con respecto a los valores reales y experimentales de la pendiente en la gráfica de Potencial Eléctrico vs Distancia Radial se apreció una leve diferencia con los mismos, ya que el real es 1 y la obtenida fue de 0.49.
En cuanto a la gráfica de la Intensidad del campo Eléctrico vs Distancia radial, el valor real de A es de 2 y el resultado obtenido también disminuyo a 1.5.
CUESTIONARIO. ¿Podrían
dos
superficies
equipotenciales
eventualmente
intersectarse? No es posible que dos líneas equipotenciales diferentes se crucen ya que estas siempre son perpendiculares a las líneas de fuerza, en consecuencia, son paralelas entre sí. Las líneas equipotenciales no se cruzan, ya que tendríamos en un punto, dos valores diferentes de potencial eléctricos. Es decir, tendríamos dos valores diferentes de campo eléctrico para un mismo punto. ¿Un electrón (carga negativa) colocado en un campo eléctrico se movería así? b) Se movería desde la zona de menor potencial a la de mayor potencial. Por ser negativa, sus líneas de Fuerza son atractivas.
¿Por qué cualquier fuerza conservativa actúa en dirección perpendicular a la equipotencial? Porque según las reglas de Faraday, los vectores de campo son tangentes a las líneas de fuerza, por lo cual estas nunca se cruzaran entre sí. Si consideramos un elemento de línea en un punto dado, y es paralelo en ese punto al vector campo, entonces se verifica que:
Explique porqué al cambiar la ubicación del potencial cero no se afecta el valor del campo eléctrico. Porque la ubicación del potencial cero no afecta directamente al campo. Podemos ver en la fórmula que no se toma en cuenta.
