Lab De Física

LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
PRÁCTICA No. 1
CARGA ELÉCTRICA, CAMPO Y POTENCIAL ELÉCTRICO
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Defina los siguientes conceptos: carga eléctrica y ley de la conservación de la carga
eléctrica.
2. Los tres procedimientos para cargar un cuerpo eléctricamente son: frotamiento,
inducción y contacto. ¿En que consiste cada procedimiento?
3. CharlesAugustin Coulomb estableció la ley que cuantifica las fuerzas
electrostáticas. Enuncie brevemente en que consiste su experimento, establezca su
ecuación e identifique cada término en ella.
4. Explique brevemente el principio de operación del generador Van de Graaff.
5. Defina el concepto de intensidad de campo eléctrico y establezca la expresión
matemática debido a una carga puntual aislada.6. Enuncie las características de las líneas de fuerza que representan un campo
eléctrico y dibuje las líneas de campo eléctrico debido a tres formas geométricas
diferentes de cuerpos cargados uniformemente.
7. Se afirma que en el interior de un material conductor cargado el campo eléctrico es
cero. Dé una explicación al respecto.
8. Defina el concepto de potencial eléctrico como función delcampo eléctrico al
desplazar una carga puntual de prueba, y establezca su ecuación.
9. La distribución del potencial eléctrico en un campo eléctrico puede representarse
gráficamente por superficies equipotenciales. Describa las características de una
superficie equipotencial y dibuje tres ejemplos.
10. Si se conoce la función de potencial eléctrico en cierta región del espacio; defina laecuación que permite calcular el campo eléctrico en esa región (Gradiente de
potencial eléctrico). Dar su respuesta en coordenadas cartesianas.
OBJETIVOS.
I.
II.
III.
IV.
V.

Demostrar experimentalmente la forma de cargar y descargar un cuerpo
eléctricamente.
Observar el funcionamiento del electroscopio de láminas y del generador Van de
Graaff.
Observar la configuración de campoeléctrico debido a diferentes formas
geométricas de cuerpos cargados.
Determinar las superficies equipotenciales debidas a un campo eléctrico uniforme.
Determinar el campo eléctrico a partir del gradiente de potencial.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS.
CARGA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB.
En la naturaleza existen dos tipos de cargas denominados:
Electrones → carga negativa (-)
Protones → carga positiva (+)
Launidad de la carga es el Coulomb [C]
Por naturaleza los cuerpos están en un estado neutro, esto indica que tienen el mismo
número de protones y electrones. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones se dice
que el cuerpo se encuentra cargado negativamente (Fig. 1.1); si tiene un exceso de
protones el cuerpo se encuentra cargado positivamente (Fig. 1.2).

ley de signos de las cargas:Carga del mismo signo se repelen y cargas de signo
contrario se atraen. En la figura (1.3) se ilustra tal situación.

Figura 1.3

LEY DE COULOMB.
Nos permite calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas eléctricas.
F =k
k=

q1 q 2
r12
1

2

r12

F - Fuerza eléctrica [N]

q1

4πε 0

⎡ N − m2 ⎤
k = 9 x10 9 ⎢
⎥
2
⎣C
⎦

y

q2 Cargas eléctricas [C]

r12--Distancia
kproporcionalidad
r
r12 = 12
r12

ε0

=

entre
es

8.85X

la
10-12

las

cargas[m]

constante

de

⎡ C2 ⎤
es
⎢
2⎥
⎣N −m ⎦

la

permitividad del vació

Figura 1.4
Si se trata de varias cargas y se requiere encontrar la fuerza resultante sobre una carga
debido a las demás cargas la suma se puede realizar vectorialmente (Figura 1.5).

Figura 1.5Generalizando:
F = F1 + F2 + F3 + ...... + Fn
en donde
ˆ
ˆ
F = FX i + FY ˆ + FZ k
j
por consecuencia:
ˆ
ˆ
FR = ∑ FX i + ∑ FY ˆ + ∑ FZ k
j
cuya magnitud es
FR = ( ∑ FX ) 2 + ( ∑ FY ) 2 + ( ∑ FZ ) 2
además los cósenos directores se escriben
COS θ X =
COS θ Z =

∑F

COS θ Y =

X

FR

∑F

Y

FR

∑F

Z

FR

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICA.
La carga no se crea,...