1- Laboratorio de Fisica Electromagnetica-1
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LABORATORIO DE FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA
GUÍAS.
En este documento encontrará, las guías de las 5 experiencias con unas ligeras
modificaciones teniendo en cuenta las herramientas que se tienen en el laboratorio. El
orden en que se realizaran las prácticas es el siguiente:
1. Líneas equipotenciales.
2. Resistencia y resistividad
3. Ley de Ohm
4. Leyes de Kirchhoff
5. Circuitos RC
El orden de los grupos conformados en clase esta en este mismo documento. Para el Grupo
A conformados por los grupos 1, 2, 3, 4 y 5 les corresponde inicialmente la practica teniendo
en cuenta el orden establecido anteriormente para las experiencias y se rotaran de manera
consecutiva cada 15 días. De igual forma para el Grupo B conformado por los grupos 6, 7,
8, 9 y 10. Los cuales tendrán el mismo orden para realizar las prácticas.
Cualquier inquietud acercarse alguno de los chicos monitores o al salón 206 A donde el
profesor.
Nota: Para la práctica de circuitos RC traer los materiales que dice la guía.
Laboratorio: Superficies Equipotenciales y Líneas de Campo Eléctrico
Materiales: Batería de 1.5 V o un “power supply” de 10V
Amperímetro
Papel conductivo
Tachuelas
Tabla de Datos
Introducción
En esta actividad investigaremos ls configuraciones de campo eléctrico debido a
varias distribuciones de carga. La comprensión de las superficies equipotenciales será
utilizada para deducir conclusiones relacionadas con los campos eléctricos asociadas con
dichas distribuciones. Todas las fuentes, pero especialmente las discusiones con los
compañeros de laboratorio serán utilizadas en la formulación de respuestas.
Objetivos:
1. Fortalecer el entendimiento de campos eléctricos, líneas de campo y su relación
con superficies de potencial constante.
2. Utilizar este entendimiento para determinar las propiedades de campos eléctricos
de otras distribuciones de carga en dos y tres dimensiones.
3. Trazar superficies equipotenciales
4. Visualizar los mapas de superficies equipotenciales asociados con varias
distribuciones de cargas simples
5. Visualizar cualitativamente patrones de campo eléctrico asociados con ciertas
distribuciones de cargas
6. Describir la relación entre las líneas de campo eléctrico y los vectores de campo
eléctrico
7. Familiarizarse con las reglas para dibujar líneas de campo eléctrico
8. Explicar el significado de flujo de campo eléctrico y discutir la ley de Gauss.
Pre-lab:
Antes de realizar este laboratorio usted deberá poder definir y explicar los siguientes
términos:
a. Superficie equipotencial
b. Línea de campo electrico
c. Debe poder explicar el porque las líneas de campo electrico al ser trazadas deben
cruzar las líneas equipotenciales a ángulos de 90˚ utilizando la siguiente igualdad
rdV ),,(
zyxdV
d. Explicar como utilizando argumentos de simetría relacionados con la
distribución de carga pueden ser utilizados para trazar líneas equipotenciales y
líneas de campo eléctrico.
e. La superficie de un conductor en equilibrio electroestático constituye una
superficie equipotencial.
f. Conocer las reglas para dibujar líneas de campo electrico
g. Conocer la relación entre las líneas de campo electrico y el campo eléctrico
Reglas para trazar líneas equipotenciales
1. Las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a las líneas equipotenciales y
señalan desde las regiones de potencial alto hacia las regiones de potencial bajo
2. El número de líneas de campo eléctrico asociadas con una distribución de cargas
debe ser proporcional a la magnitud de la carga
3. Las líneas de campo eléctrico no pueden cruzarse
Relación entre las líneas de campo eléctrico y el campo eléctrico
a. El campo eléctrico es tangente a la línea de campo eléctrico en cada punto
b. La magnitud del campo eléctrico es grande cuando las líneas están próximas entre
si y es pequeño cuando las líneas están separadas.
Procedimiento:
1. Monte el equipo según se ilustra en la Fig. 1
2. Establezca una diferencia de potencial ( V = 8.0 Voltios o según sea indicado por el
instructor) entre los electrodos de la configuración asignada e identifique el electrodo
positivo.
Nota: a menos que se le indique lo contrario en este laboratorio trabajaremos con
a) Dos configuraciones con simetría esférica
b) Una con simetría esférica y lo otra con simetría plana
3. En la configuración ( a) identifique los siguientes potenciales de referencia
Vn = 8
Vn, n = 1,2, …7
4. Con la punta del común del voltímetro en V1 , utilice la otra punta para identificar al
menos nueve (uno en el eje horizontal de simetría y no menos de 4 puntos distribuidos
uniformemente a ambos lados del eje de simetria) puntos de la línea equipotencial
correspondiente a al potencial V(x,y) = V1 ( Nota: Argumentos de simetría relacionados
con las distribuciones de carga utilizados para trazar líneas equipotenciales tienen que ser
debidamente que justificados)
5. Repita el paso 4, para cada uno de los potenciales de referencia para determinar la
correspondiente línea equipotencial.
6. Trace al menos nueve líneas de campo electrico ( o las necesarias para que
inequívocamente se manifieste la configuración del campo eléctrico correspondiente a las
distribuciones asignadas) de campo eléctrico asociada con esa distribución de carga
7. Utilice otra configuración (la configuración b) de cargas y repita los pasos del 1 al 6.
Preguntas:
1. Las direcciones de los campos son indicadas por las líneas de campo, ¿por qué no
hay dirección indicada en las líneas equipotenciales?
2. Para la configuración de un dipolo, ¿en que región o regiones el campo eléctrico
tiene mayor intensidad? Explica como lo puedes saber viendo tu mapa.
3. Utiliza los resultados de tu experimento para trazar cualitativamente las líneas
equipotenciales y la configuración de líneas de campo eléctrico correspondientes
a dos configuraciones de carga con simetría plana y asume que el tamaño de la
configuraciones es mucho mayo que la separación entre las mismas y explica
porque deberían las superficies equipotenciales deberían lucir de esa manera.
4. Traza cualitativamente las superficies equipotenciales y la configuración de líneas
de campo eléctrico correspondientes a dos configuraciones de carga positiva con
simetría esférica y explica porque deberían lucir de esa manera.
http://www.mta.ca/faculty/science/physics/suren/FieldLines/FieldLines.html
5. Trazar cualitativamente la configuración de líneas de campo eléctrico
correspondientes a dos configuraciones de carga con simetría esférica una con
carga 2 Q y la otra con carga -Q. explica porque deberían lucir de esa manera
Referencias:
Physics Laboratory Experiments, Fields and Equipotentials, p.295-303, Jerry D. Wilson http://physics.usask.ca/~pywell/p111/Exercises.html
http://physics.usask.ca/~pywell/p111/Exercises.html#Ex17
LABORATORIO DE
FISICA ELECTRICA
TEMA: RESISTENCIA Y
RESISTIVIDAD
FECHA:
OBJETIVOS
Observar la variación de resistencia de un hilo conductor con la longitud.
Observar la variación de la resistencia de un hilo metálico con el área transversal
Determinar la resistividad de un conductor metálico. INTRODUCCIÓN La resistencia eléctrica de un conductor es proporcional a la longitud de este e inversamente proporcional a su área transversal. El factor de proporcionalidad en ésta ecuación es la resistividad del material.
𝑅 = 𝜌𝑙
𝐴
Utilizando la tabla de conductores mida la resistencia en los extremos de cada uno
de ellos para una longitud fija y anote sus resultados en la tabla 1.
Longitud: _____________
Resistencia
Diámetro
Tabla 1. Medida de resistencia para una longitud fija
Ahora escoja el conductor más delgado y encuentre la resistencia eléctrica en
función de la su longitud. (Realice esto para mínimo dos conductores)
Alambre 1 Diámetro _______
Resistencia
Longitud
Alambre 2 Diámetro _______
Resistencia
Longitud
CÁLCULOS
1) Defina los siguientes términos: Material óhmico, no óhmico, resistividad,
resistencia.
2) Explique a nivel microscópico los factores que afectan la resistencia de un
conductor
3) ¿Por qué un buen conductor eléctrico puede ser también un buen conductor
térmico?
4) La resistencia de un conductor depende de la resistividad del cuerpo como de
su resistividad entonces los cambios en la resistencia se deberán
principalmente por los cambios en la resistividad o en la longitud. Explique
5) Grafique la resistencia eléctrica en función del área transversal del conductor.
¿Qué tipo de relación existe entre éstas cantidades? Linealice ésta grafica y
determine la resistividad del conductor.
6) Grafique la resistencia eléctrica en función de la longitud del conductor.
Encuentre la pendiente de ésta ecuación y a partir de ella encuentre la
resistividad del alambre de ferroníquel y compárelo con los obtenidos en el
punto anterior y los reportados por la literatura.
LABORATORIO DE
FÍSICA ELÉCTRICA.
TEMA: LEY DE OHM.
OBJETIVO:
Demostrar de forma experimental la dependencia de la corriente eléctrica con
el voltaje aplicado y la resistencia de eléctrica.
Estudiar el comportamiento de materiales no óhmicos (bombilla incandescente)
PROCEDIMIENTO:
1) Monte el circuito que se muestra en la figura, intercale el amperímetro en serie
con la resistencia y el voltímetro en paralelo con ésta.
No encienda la fuente de alimentación hasta que el monitor de la clase o
profesor a cargo revise las conexiones del circuito.
Parte A: Para un valor de resistencia fijo varíe el voltaje y mida la corriente a
través de la resistencia anote sus valores en una tabla.
PARTE B: Arme el circuito pero utilizando ahora un bombillo en vez de una
resistencia. Varíe el voltaje y mida la corriente a través del circuito. Anote sus
datos en una tabla
Parte C: Después manteniendo el voltaje constante varíe la resistencia del circuito
y mida la corriente a través del circuito, anote sus valores en una tabla. Compense
y/o ajuste el voltaje de la fuente por las variaciones que pueda tener al cambiar la
resistencia.
DESARROLLO
A) Defina y explique la ley de Ohm.
B) ¿Cuál es la diferencia entre resistencia y resistividad? ¿Qué factores
afectan la resistencia de un conductor? Explique
C) Grafique la corriente en el circuito como función del voltaje. ¿Qué forma
tiene esta gráfica? explique esta dependencia. Qué significado físico tiene
la pendiente en el gráfico de I contra V.
D) Grafique la corriente como función de la resistencia. Linealice el gráfico y
obtenga la pendiente. ¿Qué significado físico tiene esta pendiente?
E) Grafique la corriente como función del voltaje para el bombillo. ¿Obedece
este dispositivo la ley de Ohm? Por qué. Sustente su respuesta.
Resistencia. Corriente
Voltaje Corriente
LABORATORIO DE
FÍSICA ELÉCTRICA.
TEMA: LEY LEYES DE
KIRCHHOFF.
OBJETIVO GENERAL:
Demostrar experimentalmente las leyes de Kirchhoff
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
A. Mostrar que la suma de las corrientes que entran a u nodo es igual a la
suma de las corrientes que salen.
B. Mostrar que la suma algebraica de los voltajes en los elementos de una
malla son cero.
Materiales:
Multímetro
Resistencias
Protoboard
Fuente de alimentación
Cables de conexión
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la
energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en
1845 por Gustav Kirchhoff estas leyes son:
Ley de los voltajes: En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión
es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica
de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
Ley de las corrientes: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en
ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la
suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
PROCEDIMIENTO:
A. Monte el circuito que se muestra en la figura 1, o uno similar, con la
condición que tenga por lo menos dos mallas. Mida el voltaje para cada
elemento de cada malla escogiendo cualquier sentido pero corriendo las
puntas del multímetro de forma consecutiva.
B. Mida la corriente en el nodo principal ubicando la punta positiva siempre
hacia el nodo.
Fig.1 Circuito de prueba
No encienda la fuente de alimentación hasta que el monitor de la clase o
profesor a cargo revise las conexiones del circuito.
CALCULOS:
1. Resuelva matemáticamente y simulando el circuito por medio un programa de
simulación ( PROTEUSTM, LivewireTM, CircuitMaker etc ) Compare sus
resultados con los obtenidos experimetalmente. Encuentre un error en cada
medida tomando como valores teóricos los dados por el programa de
simulación.
2. ¿Cuál es el significado físico que se cumpla la regla de los voltajes? ¿La regla
de las corrientes?
LABORATORIO DE FISICA
ELECTRICA
TEMA: CIRCUITO RC
FECHA:
INTRODUCCIÒN: Las importantes aplicaciones que presenta un condensador se aprecian al estudiar el circuito RC, la enorme diversidad de aplicaciones se basan todas en los mismos principios, una carga y una descarga del condensador regulada en el tiempo por la acción conjunta del resistor y del condensador. La constante de tiempo de un circuito RC se encuentra multiplicando la resistencia en ohmios y el capacitor en Faradios y el resultado OBJETIVO GENERAL: Estudiar la evolución temporal y el comportamiento de un circuito RC de forma práctica. MATERIALES.
Multímetro.
Resistencias de diferentes valores.
Capacitores de diferentes valores.
Protoboard
Cables de conexión (cable de telefono).
No encienda el circuito antes que el monitor de clase o el profesor encargado revise las conexiones del circuito.
1) CARGA DEL CAPACITOR. Realice el circuito que se muestra en la figura. Ajuste el voltaje de la fuente a 6V (aunque el comportamiento del circuito es independiente de éste valor) . Llene la tabla que se muestra en la figura. Repita dos veces más el procedimiento anterior pero esta vez cambiando la resistencia y el capacitor.
Tenga en cuenta que los capacitores son del tipo electrolito y tienen polaridad podrían explotar si son conectados invertidos sus terminales. El terminal negativo tiene un signo menos en su parte lateral.
Tiempo Voltaje capacitor
2) DESCARGA DEL CAPACITOR.
Retire la fuente y reemplácela por un corto circuito.
Complete la tabla utilizando los mismos intervalos.
Repita el procedimiento para dos situaciones diferentes.
Tiempo Voltaje capacitor
PREGUNTAS.
1) ¿De qué depende el tiempo de carga y descarga en un circuito RC?
2) Encuentre las ecuaciones para carga y descarga para cada situación dada.
3) Grafique en una misma hoja el voltaje en la resistencia y el capacitor
4) ¿Qué ocurre pasado un tiempo de 5 ?
5) Linealice
6) ¿Qué ocurre con la corriente a medida que se carga un capacitor?
7) ¿los tiempos de carga y descarga en un capacitor dependerán del voltaje
de la fuente?
Fecha del reporte 11-08-2014 13:13:02
üsta de Alumnos por Grupo
MBtBría Qrupo 21142-FiSICA ELECTROMAGNETICA 5
Ttpod e Documento Identificación Nombre
ce 1140868278 AGUIRRE DE LA HOZ AURA CAROLINA
1 ce 1143146698 ALTAHONA LARA DIANA CAROLINA
ce 1042442712 ANAYAINSIGNARES ALVARO ENRIQUE
4 TI 1043153209 ARIAS MENDEZ MARIA ALEJANDRA 3 ce 1043015958 CAMWIGO MERCADO ANGIE MARIA t:S¡^ Z TI 95112006231 CANTILLO CORREA DANIELA ESTHER
1 TI 95030608330 CASTILLA MEZA JOYCE PAOLA TI 95111105864 DE LA HOZ DÉ LA HOZ LUIS DAVID TI 96040106593 DE LOS REYES POTES ESTEFANY PAOLA 71 96061606634 GALAN BERTEL JOHANNA ANDREA
3 ce 1143448727 GALAN PEREZ ANA MARIA T( 92073172731 GONZALEZ LOZANO KELLY JOANNA
4 ce 1140861812 IBARRA TRUJILLO EDUARDO JUNIOR
3 TI 94111507443 LEAL BARROS JOSE LUIS
ce 114O8607O2 LENES GONZALEZ HANS r TI 95082308459 LONDOÑO HIGGINS KATERIN JULIET
i ce 1143443831 LOPEZ LLANOS ERICK ESTIVEN
ce 1140865711 LOPEZ PEREZ SOFIA STEFANY '
ce- 1044429244 MARSiGLIA MEJtA IMAR DAVID
ce 1143139050 MARTINEZ HERNANDEZ VINCENT Ti 96052806566 MONTIEL RUtZ EDWiN JUNIOR TI 91091269177 MORALES MATTOS ANDREINA AUXILIADORA
10 ce 1045717473 MORENO CORDOBA GERMAN ALFONSO .TI . , 94100215084 ORTIZ PATINO FRANK CARLOS
1002025286 PAEZ JIMENEZ DAHGNA PAOLA
ce 1043932150 PALACIO HERNANDEZ ADA LUZ 3 TI 95052411255 PEREZ BLANCO ANDREA CAROLINA
é TI 96051705391 RADA MENDOZA ORIANA MARIA
ce 1140877235 RAMOS COLON NORELLIS PAOLA
10 ce 1043019026 REYES ESCAMILLA CLAUDIA PATRICIA GC 1042352332 ROCHA FONTW.VO ELIANA MARIA
6 TI • • M111406104 RODRIGUEZ BRAVO JOSE LUIS
s ce 1045706247 RODRIGUEZ MARTINEZ YESSICA ANDREA
é ee 1045717513 RODRIGUEZ RUtZ STEPHANIE
i TI 96010505396 ROMERO ARROYO ARLINE JOILL
ee 1045679759 ROMERO SUAREZ JONATAN ENRIQUE
s TI 97082810033 RUEDA ALTAMAR ANGIE CAROLYNE
i TI 94071422130 RUEDA SANCHEZ MONICA TATIANA
ce 1045678213 RUIZ CALDERIN HERMAN JULIUS Tt 96101910099 RUtZ SIADO DANIELA
ce 1143136614 SALAS DIAZ JAVIER ENRIQUE
ce 1143256550 SALCEDO FIGÜEROA KATLEN MILEN
ce 1143143818 SANTANA MEDINA KARINA PAOLA
é TI 96112226238 VASSALLO GOENAGA ANA MARIA
0̂ TI 94052026676 ZAMBRANOIMBETH CAROLINA ANDREA
Académico - Academusofl 3.2
Total Ahjmnos 45
3 Mis ^oc^y^J
6