Campo Y Potencial Eléctrico

Campo y Potencial Eléctrico

1. Resumen
Se desea determinar la relación funcional entre el Campo Eléctrico “E” y el Potencial Eléctrico “V” entre placas de un condensador de placas paralelas, también se desea comprobar que la Fuerza ejercida “F” sobre una carga “q” es proporcional al Campo Eléctrico “E”.


Mediante la relación [pic], se pudo calcular los valores que asumía el CampoEléctrico “E”, con una distancia constante “d” entre las placas del condensador, y variando el Potencial Eléctrico “V” a través de una fuente de alta tensión, donde el potencial eléctrico fue medido con un voltímetro electrostático. Posteriormente se utilizó una escala graduada y una lámpara con lente condensador, para poder determinar la relación V = f (θ) y de esta forma obtener el valor de lacarga q y posteriormente obtener la relación F = f (E).


Una vez realizado el cálculo, se obtuvo la relación funcional entre el Campo Eléctrico E y el Potencial Eléctrico V: E = 25*V. También se obtuvo la relación funcional entre la Fuerza F y el Campo Eléctrico E: F = 0.3318 x 10-6*E.


2. Objetivos
1. Trazar las líneas de Campo Eléctrico por un condensador de placas paralelas2. Determinar la relación funcional entre el campo eléctrico E y el potencial V eléctrico entre placas de un condensador de placas paralelas.
E = f (V) con d = ctte.
3. Verificar que la fuerza ejercida F sobre una carga q es proporcional a E.
F α E








3. Fundamento Teórico
La interacción entre una carga puntual y un campo eléctrico viene dada por laexpresión:
[pic] (1)
Donde F es la fuerza de interacción, q la carga puntual y E el campo eléctrico.
Para verificar la relación (1) es necesario medir la fuerza F por un lado y por otro el campo eléctrico E.
La fuerza eléctrica F sobre la carga se mide por medio de una balanza de torsión en la que se verifica la siguiente relación en el equilibrio:
[pic]
En el equilibrio,tenemos que la sumatoria de torques en la balanza de torsión debe ser cero, por lo que el torque de la fuerza eléctrica F se compensa con el torque del hilo de la balanza, bajo estas circunstancias se verifica que:
[pic] (2)
Donde F es la fuerza, b el brazo, k la constante de torsión y θ el ángulo de desviación.
El campo eléctrico se mide por medio del voltímetro electrostático a través dela relación:
[pic] (3)
La expresión (3) es sólo válida para placas paralelas.
De este modo la fuerza eléctrica viene dada por:
[pic] (4)
y el campo eléctrico:
[pic]
Las variables que se pueden medir directamente son entonces el ángulo θ y el potencial V.














4. Materiales y Montaje Experimental
Materiales
Se utilizó el siguienteequipo y/o material:
• Una Balanza de torsión.
• Un Capacitor de Placas Paralelas.
• Una Fuente de Alta tensión.
• Un Voltímetro Electrostático.
• Una Escala Graduada.
• Una Lámpara con Lente Condensador.
• Un Transformador 220/6 V.
• Un Soporte de Altura Variable.
• Un Soporte Universal.
• Dos resistores de 100 MΩ.
• Cables.Diagrama
[pic]
A1 y A2 placas conductoras paralelas sometidas a una Diferencia de Potencial V.
q Carga puntual colocada en una cuchara sobre la balanza de torsión.
5. Toma y Tratamiento de Datos
a) Pegando en las placas paralelas del capacitor pedacitos de papel carbónico, se pudo observar la existencia de campo eléctrico entre las placas paralelas.


b) Para determinarla relación funcional de E y V para distintos valores de V y calculando el valor de E se determinara la relación funcional entre E = f (v) cuando la distancia d es constante.
Sea d = 4 cm. y utilizando la relación [pic], obtenemos:
Tabla 1
Relación E = f (V)
|Voltaje (V) |E (V/m) |
|1000 |25000 |
|1500 |37500 |
|2000...