Fisica

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Física II |

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17 de Septiembre de 2011 |
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EXPERIENCIA NÚMERO UNO – CAMPO Y POTENCIAL ELÉCTRICO

Objetivo

1.- Determinar función potencial para electrodos planos paralelos
2.- Determinar equipotenciales para electrodos planos paralelos
3.- Determinar función campo eléctrico entre los electrodos planos paralelos

Introducción

Para poder alcanzar losobjetivos planteados, es necesario tener claro una serie de conceptos básicos. Primero, el campo eléctrico. El campo eléctrico es la modificación que genera en el espacio un cuerpo cargado eléctricamente. El campo en un punto del espacio, depende de la distancia de los cuerpos cargados y de la distribución de éstos con respecto al punto. Así, el campo eléctrico (vector) va a estar determinado porla fuerza que ejercen las cargas sobre una carga de prueba positiva, quedando expresado de la siguiente manera:

E=Fq0
La dirección y el sentido del vector campo eléctrico están dados por el vector Fuerza antes mencionado, ya que la carga de prueba es positiva. Se puede entender mejor el campo eléctrico si se conoce el concepto de líneas de campo. Las líneas de campo son aquellas curvas que seencuentran tangentes al vector campo eléctrico para todos sus puntos, se proyectan hacia el infinito, nunca se cruzan entre sí, y la cantidad y densidad de líneas depende de la magnitud de la carga. Para cargas positivas, las líneas de campo apuntan hacia afuera, mientras que para cargas negativas, hacia adentro.

Conociendo las líneas de campo, podemos llegar al concepto de líneas (osuperficie) equipotenciales, que son líneas donde, en todos sus puntos, el potencial eléctrico es el mismo. Una vez que se obtiene la función potencial eléctrico, en el espacio, existe una relación entre ésta y el campo eléctrico, que está dado por la siguiente expresión:

E=-∇V(r)

De esta expresión, se llega a una mucho más sencilla cuando se trata de una sola variable (ejemplo: r):

E=-dVdrrFinalmente, se conoce la relación de las funciones campo y potencial eléctrico en las siguientes condiciones:
“Ubicando 2 superficies infinitas ubicadas uno en frente de otro, paralelas, y con igual valor de carga - pero con distinto signo-, distribuida uniformemente en las superficies, se obtendrá un campo eléctrico igual a 0 fuera de las placas, mientras que entre ellas existirá campo dado porunas determinadas funciones.”

Nuestra hipótesis, conociendo los conceptos antes mencionados, es que entre las placas, las líneas de campo serán perpendiculares a las placas, mientras que las líneas equipotenciales serán rectas paralelas a estas, independiente que sean superficies infinitas como lo dice la teoría, o bien en un campo acotado, como es el que se montará en el laboratorio. Serealizarán las mediciones necesarias para confirmar esta hipótesis, además de incorporar los cálculos para apoyar nuestra tesis.

Materiales utilizados

* Cubeta con agua
* Papel Milimetrado
* Fuente de poder Mastech Hy3005
* Voltímetro marca Protek 506
* Electrodos planos
* Cables
* Sonda de voltaje
* Computador

Procedimiento Experimental

Se describe la instalaciónde los materiales y posteriormente se realiza una descripción paso a paso del procedimiento utilizado para la obtención de los datos.

Montaje e Instalación
a) Se fija a una superficie plana el papel milimetrado colocando encima la cubeta transparente.
b) Se colocan en ambos lados de la cubeta los 2 electrodos de forma paralela a 11 cm. de distancia el uno del otro haciendo coincidircon el eje ‘y’ cualquiera de los 2 electrodos.
c) Se vierte agua en la cubeta alcanzando un máximo de 0,5 cm aproximadamente.
d) Se conectan ambos electrodos a la fuente de poder y el voltímetro es conectado al electrodo negativo y a la fuente de poder.
e) Se conecta la sonda al voltímetro.

A continuación se presenta una imagen con la instalación completa de los materiales a...