Electricidad

UNIVERSIDAD ANDRÉS BELLO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FISICAS LABORATORIO DE FISICA

PRIMERA UNIDAD “ELECTRICIDAD”

Profesor Responsable:

Carlos Curín R.

POTENCIAL Y CAMPO ELÉCTRICO OBJETIVO Encontrar la función potencial y el campo eléctrico asociado para dos configuraciones distintas. INTRODUCCIÓN Los cuerpos cargados eléctricamente, ya sea positiva o negativamente, modifican laspropiedades del espacio que los rodea. Para caracterizar el entorno que rodea un cuerpo cargado se asocia a cada punto de él, el valor de una magnitud física denominada campo eléctrico que depende de la geometría de las cargas que lo producen y de la distancia a ellas. La definición de campo eléctrico es similar a la de campo gravitatorio. Supongamos que tenemos una partícula cargada a la que llamaremoscarga de prueba (q0) que se encuentra situada en un punto P cerca de un grupo de partículas cargadas. Se define el campo eléctrico E en el punto P debido al grupo de partículas cargadas como la fuerza eléctrica F ejercida por el grupo sobre la carga de prueba dividida por la carga q0 de la partícula de prueba.
→

F E= q0
→

Otro concepto importante en electricidad es el Potencial Eléctrico.Para definirlo es necesario hablar de la energía potencial electrostática. El trabajo necesario para llevar una carga q desde un punto 1 a un punto 2 en presencia de un campo eléctrico E se define como:
2  → → W12 = ∫ −  q ⋅ E  ⋅ dl 1  

→

Se demuestra que para la fuerza electrostática la integral anterior es independiente del camino entre 1-2, es decir la fuerza electrostática esconservativa. Por ello, es posible definir la energía potencial electrostática en un punto 2 arbitrario como:
→ →

U (2) = U (1) + W12 = U (1) + ∫ − (q ⋅ E ) ⋅ dl
2 1

El punto 1 se usa como referencia. Es habitual definir el potencial eléctrico como la energía potencial electrostática por unidad de carga, V(2) = U(2)/q. En el SI la unidad de potencial eléctrico es el voltio ( V ).
∂V ∧ r ∂rEl potencial eléctrico se relaciona con el campo eléctrico como: E = −

→

Donde

∂ representa el gradiente de ∂r
→

→ → V  r  , y el vector r indica la posición. Si el campo eléctrico es  

uniforme, podremos escribir E =

∆V ∧ r. ∆r

En este laboratorio mediremos el potencial eléctrico en función de la posición para dos configuraciones distintas, obtendremos la funciónpotencial (dependiente de la posición) y a través del gradiente obtendremos el campo eléctrico para ambas configuraciones.

MATERIALES Sensor de Voltaje - Set para gráficar líneas equipotenciales y gradientes de campo - Cables. ACTIVIDADES 1. Arme el esquema indicado en la figura siguiente:

Science Workshop 750 
1 2 3 4

A

B

C OUTPUT

DIGITAL CHANNELS

ANALOG CHANNELS

ELS

2.Ud. deberá realizar un registro de datos Potencial v/s Posición para lo cual debe seleccionar ingreso de datos vía teclado, de acuerdo al siguiente procedimiento: Primero; seleccione el Sensor de Voltaje y active la fuente de poder en 5 V. Segundo; pinche en Opciones...y active teclado... Ingrese la distancia como parametro y su correspondiente unidad. Seleccione la tabla de datos, Voltaje v/sDistancia, y el gráfico correspondiente. Para la configuración circular realice un muestreo de los datos como sigue: Ubique la sonda exploradora en una posición determinada, el programa leerá el voltaje y Ud. deberá ingresar la distancia correspondiente. Una vez ingresada la distancia y sin cambiar de posición la sonda pinche en Ok y el dato será registrado. Varíe la posición e ingrese los valorescorrespondientes. A medida que Ud. vaya registrando los datos el programa ira confeccionando el gráfico correspondiente.

A partir del gráfico correspondiente a la configuración obtenga la relación funcional entre el Voltaje y la Distancia. A partir de la función potencial determine el campo eléctrico correspondiente. 3. Realice exactamente lo mismo, pero ahora utilice la configuración de las...