UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ

INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS

DEPARTAMENTO DE F ÍS ICA

LABORATORIO DE FÍSICA III

INFORME DE PRÁCTICA N° 2

TEMA: CAMPO ELÉCTRICO

Autores:

Facilitador:

Ing. Rafael Diosdado Zambrano

Portoviejo – 2016

1.- TEMA: CAMPO ELÉCTRICO

2.-RESUMEN

En primer lugar al llegar al laboratorio se recibió por parte del docente una inducción sobre El Campo Eléctrico que se refiere al comportamiento del campo con diferentes materiales como en este caso fue el zinc y el cobre, luego con el voltímetro procedimos a medir las cargas que hay en diferentes posiciones con las placas de zinc y cobre.

3.-OBJETIVOS

3.1.-OBJETIVO GENERAL

Afianzar la teoría del campo eléctrico al finalizar mediante el desarrollo experimental.

3.2.-OBJETIVO ESPECÍFICO

Analizar el campo eléctrico de placas paralelas.

Estudiar el comportamiento del potencial y el campo.

Observar las líneas equipotenciales y las líneas de campo.

4.-INFORMACION TEORICA

Campo eléctrico

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección

del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga

positiva de prueba. El campo eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una

carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.

Dirección del campo eléctrico

• Para averiguar de forma experimental si existe un campo eléctrico en un punto

se coloca un cuerpo con carga en ese punto

• El campo eléctrico siempre apunta alejándose del punto con mayor carga

(positivo) hacia el de menor carga (negativo)

Líneas de campo y líneas equipotenciales.

• Las líneas del campo eléctrico permiten visualizar los campos, son rectas o

curvas trazadas de modo que su tangente en un punto tenga la dirección del

campo

• líneas equipotenciales son las que se forman uniendo los puntos donde el

potencial es igual

Campo eléctrico de placas paralelas.

Si dos placas conductoras paralelas cargadas de forma opuestas, las tratamos como

planos infinitos (despreciando los bordes), se puede usar la ley de Gauss para calcular

el campo eléctrico entre las placas. Suponiendo que las placas están en equilibrio con

un campo eléctrico cero en el interior de los conductores, entonces se puede usar el

resultado de una superficie conductora cargada:

Esto es también consistente con el tratamiento de las placas de cargas como dos

láminas de cargas con campo eléctrico

El campo eléctrico se mantiene constante

La energía potencial aumenta si la carga de prueba se desplaza en dirección opuesta a

la fuerza y disminuye si se desplaza en la misma dirección

Conforme la carga se desplaza la fuerza ejercida es la misma

5.-MATERIALES Y EQUIPO

Fuente de 6V.

Placas de Cobre y Zinc.

Voltímetro.

Recipiente con agua.

6.-PROCEDIMIENTO

En la práctica #2 se hizo los que es medición de dos placas una que era de cobre y la otra de zinc, se preparó los recipientes con las dos placas de cobre y de zinc luego verificamos que en voltímetro este en 6 voltios en el polo positivo.

Se anotó el voltaje en cada distancia que nos pedía la práctica, desde el polo negativo ubicado en X=0 en las diferentes distancias que nos pedía la práctica era (0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09)m.

Se calculó la intensidad del campo eléctrico que nos pedía en cada punto en que se midió.

7.-TABULACION DE DATOS:

1. Desplazar el polo positivo del voltímetro a lo largo del recipiente; Registrar

en la tabla cómo varia el potencial (Voltaje) y el nombre de las líneas

2. Desplazar el polo positivo del voltímetro a lo ancho del recipiente;

Registrar en la tamba cómo varia el potencial (voltaje) y el nombre de

estas líneas;

Tabla 1 – Variación del campo con el desplazamientoDirección Cambia/ No Cambia Nombre de las líneasA lo largo del recipiente

Si cambia Líneas de campo

A lo ancho del recipiente

No cambia Equipotencial

3. Medir y registrar el voltaje que indica el voltímetro en los puntos

señalados para la medición según la tabla 2 para las placas de cobre y

luego para las placas de zinc;

4. Calcular y registrar el valor de intensidad del Campo E como la relación

entre lña diferencia entre de potencial entre dos puntos (variación delñ

voltaje ∆U=Uab=Ub−Ua ¿ y la distancia que los separa como se

muestra en la expresión siguiente:

E=∆U∆ x

=U n+1−U n

xn+1−xn=1…5 ;

Zinc

E1=2.79−1.930.03−0.01

=41.5V /mE2=3.42−2.790.05−0.03

=33V /m

E3=4.04−3.420.07−0.05

=31V /m

E4=2.79−1.930.09−0.07

=33.5V /m

Cobre

E1=2.30−1.540.03−0.01

=38V /m

E2=2.97−2.300.05−0.03

=33.5V /m

E3=3.80−2.970.07−0.05

=41.5V /m

E4=4.64−3.380.09−0.07

=42V /m

5. Obtener y registrar un promedio del valor de la intensidad del campo

eñéctrico para cada uno de los casos estudiados usando la siguiente

expresión;

Eprom=∑i=1

n

E i

n=E1+…+Ei+…+E5

n;n=4

EpromZn=41.5+33+31+33.5

4=1394

=34.75V /m

EpromCu=38+35+41.5+42

4=156.5

4=39.125V /m

Tabla 2 – Resultados de la medición del voltaje en los puntos establecidosPuntos 1 2 3 4 5Distancia x, m 0.01 0.03 0.05 0.07 0.09

Placas de CobreVoltaje Uab, V 1.51 2.30 2.97 3.80 4.64 Prom.E, V/mIntensidad E, V/m 38 35.5 41.5 42 34.75

Placas de ZincVoltaje Uab, V 1.93 2.76 3.42 4.04 4.41 Prom.E, V/mIntensidad E, V/m 41.5 33 31 33.5 39.125

6. Mediante los datos obtenidos en tabla 2 obtener una gráfica de la

variación del voltaje Uab las placas de cobre y las placas de zinc con la

distancia x en hoja milimetrada;

7. Encontrar la intensidad del campo generado por las placas de cobre y zinc

con la fórmula de la pendiente m de sus respectivas rectas ( gráficas);

mCu=∆ECu∆x

: 4.64−1.540.09−0.01

=38.75

mZn=∆ EZn∆ x

: 4.71−1.960.09−0.01

=34.375

8. Comparar y analizar los valores del campo obtenidos;

Tabla 3 – Intensidad del campo eléctrico (comparación de resultados)Placas de Cobre

Promedio E, V/m 34.75Pendiente mcu ,V /m 38.75

Placas de ZincPromedio E, V/m 39.125Pendiente mZn ,V /m 34.375

8.- GRÁFICAS

0.01 0.03 0.05 0.07 0.090

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Gráfica de la variación del voltaje Uab las placas de cobre y las placas de zinc con la distancia x

Cu voltaje Uab , VZn vontaje Uab, V

Volta

je

Gráfica 1

Análisis de la gráfica 1: En este gráfico tenemos la variación de voltaje con Uab con las

placas de cobre y zinc con respecto a la distancia x, calculado por medio del registro

del valor del voltaje que indicó el voltímetro en los puntos señalados.

Gráfica 2

Análisis de la gráfica 2: Gráfico respectivo dela intensidad del campo generado por las placas de cobre y zinc con la fórmula de la pendiente m.

Y=38.75x+by=34.375x+b

9.-RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS PLANTEADAS

PREGUNTAS:

1. ¿Con qué fenómeno físico se asocia el fenómeno del campo eléctrico

E? Explique su respuesta;

Con el fenómeno físico que se asocia el Campo Eléctrico es el Campo Gravitatorio.El campo gravitatorio o campo gravitacional es un campo de fuerzas que representa la gravedad.

g= Fm0E= F

q0

2. Describa el principio que rige a cada fenómeno expuesto en la

pregunta anterior;

Porque el campo eléctrico puede definirse por la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga, al igual que el campo gravitacional por la fuerza que actúa sobre la masa.Un campo eléctrico existe si una carga de prueba en reposo situada en un punto experimenta una fuerza eléctrica.

3. Al desplazar la carga q a través del campo ¿Cómo varía la fuerza

F(F=Eq) del campo eléctrico E?

La fuerza varia por que entre mas lejos este la energía del campo será

menor por lo que la fuerza entre mas cerca mayor será y entre mas

lejos menor será.

4. ¿A que se conoce como líneas de fuerza del campo eléctrico E y cómo

están dispuestas (qué dirección toman) entre las cargas positiva y

negativa?;

Las líneas del campo eléctrico permiten visualizar los campos

Son rectas o curvas trazadas de modo que su tangente en un punto

tenga la dirección del campo, estan dispuestas perpendicularmente

toman una dirección que va desde el pone positivo al polo negativo.

5. ¿A qué se conoce como líneas o superficies equipotenciales del

campo eléctrico E y cómo están dispuestas (qué dirección toman)

entre las cargas positiva y negativa?;

Las líneas o superficies equipotenciales del campo eléctrico E son las

que se forman uniendo los puntos donde el potencial es igual, están

dispuestas paralelas a los polos negativos y positivas toman una

dirección vertical

6. Al desplazarse la carga q desde el punto con menos cargas (-) al

punto con mayor carga (+), la intensidad del campo eléctrico E ¿se

mantiene, aumenta o disminuye? Explique su respuesta;

Al desplazarse la carga q desde el punto con menos cargas (-) al punto

con mayor carga (+), la intensidad del campo eléctrico E aumenta

7. Al desplazarse la carga q desde el punto con menos cargas (-) al

punto con mayor carga (+), la energía potencial (el potencial eléctrico

U) ¿se mantiene, aumenta o disminuye? Explique su respuesta;

Aumentara porque la energía potencial ira variando por lo que será

mayor la energía.

8. ¿Con qué nombre se lo conoce a la diferencia de potencial

∆U=Uab=Ub−Ua ¿ entre dos puntos de un campo eléctrico?;

La diferencia de potencial entre dos puntos A y B se define como el

trabajo realizado por el campo sobre la unidad de carga positiva para

desplazarla desde A hasta B. Sin embargo no se debe olvidar que la

diferencia de potencial no es un trabajo y que sus unidades vienen en

voltios. Un voltio sería la diferencia de potencial entre dos puntos de

un campo eléctrico cuando ese campo realiza un trabajo de 1 J para

llevar la unidad de carga positiva desde el primer punto hasta el

segundo.

9. Describa cómo desde la gráfica se puede ver la variación del campo

eléctrico E ¿se mantiene, aumenta o disminuye? (vea la respuesta a

la pregunta 6)

Observamos en el grafico que la variación del campo aumenta con la distancia a medida que se acerca al polo positivo.

10.-CONCLUCIONES

De esta práctica de laboratorio podemos verificar las propiedades de las líneas de campo que estas salen de cargas positivas y luego a las negativas, que además nunca se cruzan y que las líneas equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo, que la dirección del campo es tangente a la línea de campo. Las líneas equipotenciales son las unión de hay puntos de igual diferencia de potencial eléctrico. Las líneas equipotenciales y las líneas de campo varían su magnitud y dirección de acuerdo a la forma del cuerpo cargado a la distribución de carga.

11.-BIBLIOGRAFÍA.

HyperPhysics. ”Campo Eléctrico”, Descargado de:http://hyperphysics.phy-

astr.gsu.edu/hbasees/electric/elefie.html

HyperPhysics. ”Campo Eléctrico: Placas Paralelas”, Descargado

de:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elesht.html#c2

Seman

YOUNG, HUGNH D. y ROGER A. FREEDMAN (2009) Física Universitaria con física

moderna, volumen 2. Decimosegunda Editorial (pág 281-282) Pearson

Educación, México.

Fisikvideos. (2008, 7 de junio). Potencial Eléctrico y campo eléctrico.

Descargado de: https://www.youtube.com/watch?v=zxmGUpIF7dw

Julio Germán Rodríguez Ojeda. (2012, 12 de enero). Campo eléctrico entre dos

placas paralelas.wmv. Descargado de: https://www.youtube.com/watch?

v=pKEqKb-R0m0

12.-ANEXOS

Ilustración 1 Midiendo y registrando el voltaje que indica que voltímetro en los puntos señalados con la placa de cobre.

Ilustración 2Midiendo y registrando el voltaje que indica que voltímetro en los puntos señalados con la placa de Zinc.

Ilustración 3 grupo reunido trabajando

Ilustración 4 grupo reunido trabajando

Ilustración 5. Hoja de datos técnicos

Ilustración 6 Gráfica de la variación del voltaje Uab las placas de cobre y las placas de zinc con la distancia x