Campo y potencial eléctrico

Laboratorio de Electromagnetismo.

Experiencia 2: Campo y potencial eléctrico.


Resumen:
El objetivo de la experiencia fue verificar la existencia y las características de un campo eléctrico generado por dos electrodos cilíndricos cargados con un potencial de 5.0 [volts], del cual los resultados finales, representados en su respectiva componente (para los campos) son de la forma:Introducción:
En la experiencia se analiza el voltaje en varios puntos distintos de un campo eléctrico generado por dos electrodos con ayuda de un tester conectado a uno de los polos del circuito, con los datos obtenidos se hace un gráfico que exprese la variación de voltaje dentro del campo eléctrico que según las leyes de Maxwell estaría dada por la ecuación:


Objetivos:
Obtener la relaciónfuncional del potencial eléctrico generado por electrodos cilíndricos coaxiales.
Determinar la función campo eléctrico en electrodos cilíndricos coaxiales.
Obtener experimentalmente las líneas equipotenciales formadas entre electrodos cilíndricos
coaxiales.

Procedimiento experimental:
Materiales: una cubeta cuadrada, una hoja tamaño oficio de papel milimetrado, cables con pinzas en losextremos, dos cilindros de cobre, un tester extech 380771, cinta adhesiva y una fuente de poder.
Primero se fijó el papel milimetrado debajo de la cubeta, luego se colocaron los electrodos como indica el diagrama y se llenó la cubeta con agua, se conectaron los cables a la fuente de poder al tester y se midió el voltaje en distintos puntos de un radio (separados a 5mm uno del otro), los que segraficaron y se les hizo un ajuste logarítmico (Ln).
Luego se toma un radio determinado, se trazó un círculo y se midió en 8 ángulos distintos (a 45° uno del otro), luego se graficó y se le realizo un ajuste lineal.
En la segunda parte se invirtió las polaridades de las cargas y se realizó el mismo experimentos en los mismos puntos y los mismos ángulos medidos anteriormente, se graficaron de igualmanera y se les hicieron las mismas rectificaciones.

Esquema de la primera parte del experimento

1. Datos obtenidos:
Luego de haber realizado el montaje y las mediciones para cuando el borne positivo está conectado al electrodo puntual, el cual recibe un voltaje desde la fuente de poder de , y luego para cuando se invierten los polos, se obtienen las tablas de la “parte 1” y “parte 2”. Yse tienen tres casos de variación de radio:
Caso 1: con
Caso 2: con
Caso 3:
Nota: para las medidas de los radios, tomamos el error instrumental del pie de metro usado, siendo este la mitad de la menor escala usada, tal que se tienen medidas de







Parte 1: Electrodo puntual con borne positivo.
Las siguientes tablas sin para el caso 3:


Tabla 1: Relación funcionalradio v/s voltaje.
Radio r [mm]
Voltaje [volt]
0
5.10
5
4.39
10
3.90
15
3.56
20
3.16
24
2.88
30
2.63
35
2.39
40
2.12
45
1.97
Tabla 2: Relación funcional ángulo v/s voltaje en .
Ángulo [°]
Voltaje [volt]
0
2.16
45
2.21
90
2.09
135
2.13
180
2.12
225
2.18
270
2.29
315
2.10



Parte 2: Polos invertidos (Borne negativo conectado al electrodo puntual).Tabla 3: Relación funcional radio v/s voltaje.
Radio r [mm]
Voltaje [volt]
5
1.71
10
1.98
15
2.40
20
2.75
24
3.03
30
3.30
35
3.50
40
3.70
45
3.86
50
4.06

Tabla 4: Relación funcional ángulo v/s voltaje en .
Ángulo [°]
Voltaje [volt]
0
3.70
45
3.67
90
3.68
135
3.70
180
3.71
225
3.66
270
3.67
315
3.67



2. Desarrollo del experimento:
Ahorabien, para las tablas anteriores se realizó el respectivo gráfico, con el respectivo ajuste que permite encontrar la relación funcional entre sus datos.
Además, sabemos que:

Conocemos también teórica y experimentalmente que, como existe una carga encerrada, se tiene:
, con





Parte 1: Electrodo puntual con borne positivo.

Grafico 1: Potencial en función del radio r.

Del...