Campos y potencial electrico

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Informe Experiencia Nº 3:
“Campo y Potencial Eléctrico con electrodos cilíndricos”


Objetivos:
* Obtener la relación funcional del potencial eléctrico a partir de datos experimentales.
* Determinar funciones campo eléctrico en los electrodos cilíndricos coaxiales.
* Obtener las líneas equipotenciales basándose enlos datos del experimento.

Introducción.

El Campo eléctrico depende esencialmente de la fuerza ejercida por el sistema de cargas sobre otras cargas eléctricas. Como la fuerza es un vector y la carga es un escalar el campo eléctrico es un vector dependiente de la dirección y sentido de la fuerza eléctrica, es decir, en un sistema donde existen dos electrodos cilíndricos coaxiales condistintas cargas las líneas de campo eléctrico son rectas radiales desde el electrodo positivo hacia el electrodo negativo, mientras que las superficies equipotenciales son mantos cilíndricos coaxiales y este se mide en Newton/Coulomb.
La ley de Gauss relaciona el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada y la carga eléctrica encerrada en esta superficie, permitiéndonos determinar el campoeléctrico, esta ley esta dada por



El potencial eléctrico se define como el trabajo realizado para trasladar una carga eléctrica desde un punto A hasta un punto B, y este se mide en Volt (Joule/Coulomb).
Para efectos del experimento la función potencial eléctrico, debe cumplir que

Donde la gradiente en coordenadas cilíndricas es:

Instrumentos y Materiales.

* Cubeta con agua.* Fuente de poder continúa.
* Voltímetro CC (Tester).
* 2 electrodos cilíndricos.
* 1 cilindro macizo (carga puntual).
* Sonda de Voltaje.
* Papel milimetrado.
Desarrollo Experimental.

El diagrama empleado es el mismo en todos los experimentos. La fuente de poder con voltaje constante a 10 volts.

Actividad (a):

En esta actividad se lleno una cubeta con agua y seintrodujeron dos electrodos cilíndricos concéntricos con radio de distinto tamaño, el cilindro más pequeño es macizo y se toma como carga puntual, estos se conectan a una fuente de corriente continua y luego a un voltímetro para medir el voltaje en distintos puntos de la cubeta y así calcular el potencial eléctrico del sistema. Se empiezan a tomar datos desde el electrodo positivo hacia elnegativo, es decir, del interior hacia el exterior con una distancia de 0.5 cm.

* Tabla de datos y gráfico:

r (cm) ± 0,005 | V (volts) ± 0,01 |
0,50 | 8,10 |
1,00 | 7,00 |
1,50 | 6,10 |
2,00 | 5,36 |
2,50 | 4,78 |
3,00 | 4,30 |
3,50 | 3,91 |
4,00 | 3,54 |
4,50 | 3,16 |
5,00 | 2,84 |
5,50 | 2,55 |
6,00 | 2,23 |
6,50 | 2,04 |
7,00 | 1,83 |
7,50 | 1,60 |
8,00 | 1,41|
8,50 | 1,24 |
9,00 | 0,93 |
9,50 | 0,93 |
10,00 | 0,93 |
10,50 | 0,93 |
11,00 | 0,93 |
11,50 | 0,93 |

* Resultados:

En este caso donde se tomo una carga puntual y un electrodo cilíndrico con un radio mayor se obtuvo la siguiente relación funcional V = V(r)= -0,78r + 7,16; Donde el potencial eléctrico esta dado por la distancia “r” que se encuentra entre los electrodos.Luego el campo eléctrico esta dado por E = 0,78.


* Observaciones:

Se observa que el potencial eléctrico es máximo en el centro de la carga puntual y va disminuyendo a medida que la distancia aumenta, al salir del segundo electrodo el potencial eléctrico es constante.





* Tabla de datos rectificada y grafico:

r(mm)± 0,05 | V(volts)± 0,01 |
1,61 | 8,10 |
2,30| 7,00 |
2,71 | 6,10 |
3,00 | 5,36 |
3,22 | 4,78 |
3,40 | 4,30 |
3,56 | 3,91 |
3,69 | 3,54 |
3,81 | 3,16 |
3,91 | 2,84 |
4,01 | 2,55 |
4,09 | 2,23 |
4,17 | 2,04 |
4,25 | 1,83 |
4,32 | 1,60 |
4,38 | 1,41 |
4,44 | 1,24 |

* Resultados:

De este grafico se obtuvo la siguiente relación funcional V = V(r) = -2,554x + 12,79,

Actividad (b):

En esta...
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