cargas distribuidas

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 2
CARGAS DISTRIBUIDAS

OBJETIVOS.
- Analizar la distribución de cargas distribuidas en el cilindro de
Faraday y la esfera conductora

Calcular el campo eléctrico en la esfera conductora y el cilindro de Faraday
FUNDAMENTO TEÓRICO.

Las líneas de campo eléctrico son imaginarias continuas y no se cruzan entre sí:
tangente es unpunto en la línea del campo se encuentra en una línea del campo
La densidad espacial(DE) de líneas de campo deben ser proporciónales al campo eléctrico en una región
Salen perpendicularmente dé la carga positiva, a la carga negativa.
El número de líneas que atraviesa en un punto(S) representa la densidad de la fuerza del campo eléctrico.
En trazos curvos del vector E es tangente a laslíneas en trazos rectos el vector es colineal a las líneas.
Las líneas son irracionales.


- Considerando la siguiente figura:











Las cargas se encuentran en la superficie exterior del conductor:Cálculo de campo eléctrico Esfera
Donde aplicando ley de Gauss:





















Entones:


MATERIALES Y EQUIPO.
Voltímetro
Fuente de alimentación
Resistor
Voltímetro
Amplificador
Cable coaxial
Esfera experimental
Cilindro experimental
Calibrador
Cilindro de Faraday

ESQUEMA– MONTAJE





EJECUCIÓN
Armar el circuito según el esquema de la figura
Suministrar diferencia de potencial en un intervalo de 2500 V
Hacer contacto con la esferita conductora con la superficie conductora hasta el conductor coaxial y hacer la medición de carga.
Realizar este proceso para las diferentes partes de la superficie del conductor.
Para cada medición se debe someterla esfera a una llama de fuego.




OBTENCION Y REGISTRO DE DATOS

Cilindro de Faraday
Superficie conductor Lecturas
Q (C) DEXT(m) DINT(m) H(m)
Borde Superior 3.5*10-9 0.0755 0.0710 0.13
Borde Inferior 2*10-9 0.0755 0.0710 0.13
Base 2*10-9 0.0755 0.0710 0.13
Superficie exterior lateral 2.5*10-9 0.0755 0.0710 0.13
Superficie interior lateral 0.7*10-9 0.0755 0.0710 0.13ESFERA
Superficie conductor Q(C) D(m)
Parte superior 2.6*10-9 0.115
Parte central 2.5*10-9 0.115
Parte inferior 2*10-9 0.115


CÁLCULOS.
Para el cilindro
Cálculo de superficies del cilindro:
Superficie exterior lateral: =0.0308347
Borde superior: =5.17773E-4
Borde inferior: =5.17773E-4
Superficie interior lateral: =0.028996
Base: =4.4769E-3
CALCULO DEL CAMPO ELECTRICOCalculo de campo eléctrico E en las distintas superficies aplicando:

Donde permisividad en el vacío es
Donde:

E_ =Q/(ε_0*S)
Calculo del campo eléctrico para el cilindro:
E_(lateral externa)=(2.5E-9)/(8.86*〖10〗^(-12)*0.0308347)=9.1509E12[N/C]

E_(lateral interna)=(0.7E-9)/(8.86*〖10〗^(-12)*0.028996)=2.7247E12[N/C]
E_(base)=(2E-9)/(8.86*〖10〗^(-12)*4.4769E-3)=5.0432E13[N/C]
E_(borde superior)=(3.5E-9)/(8.86*〖10〗^(-12)*5.17773E-4)=7.6294E14[N/C]
E_(borde inferior)=(2E-9)/(8.86*〖10〗^(-12)*5.17773E-4)=4.3597E14[N/C]


Calculo para la esfera
Usando la fórmula expuesta en el fundamento teórico

E_(parte superior )=(2.6E-9)/(π*8.86*〖10〗^(-12)*〖0.115〗^2 )=7063.0791[N/C]

E_(parte central)=(2.5E-9)/(π*8.86*〖10〗^(-12)*〖0.115〗^2 )=6791.4222[N/C]E_(parte inferior )=(2E-9)/(π*8.86*〖10〗^(-12)*〖0.115〗^2 )=5433.1378[N/C]

CONCLUSIONES
- Respecto al análisis de distribución de carga se llegó a la conclusión que en los conductores la carga se distribuye en toda la superficie del mismo donde la densidad de carga no tiene por qué ser constante como también el campo eléctrico (cilindro de Faraday) o también puede ser constante...