ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PARA INGENIERIAEXPERIENCIA:N2Campo y potencial elctrico

Profesor: Jorge Sabattin Integrantes: - Jose Ibacache ( jose.ibache@usach.cl ) - Luis Letelier ( luis.letelier@usach.cl ) - Liliana Prez ( Liliana.perez@usach.cl ) - Gisley Tapia (gisley.tapia@usach.cl )

Introduccin:Todo cuerpo que se encuentra cargado elctricamente modifica las propiedades del espacio que los rodea. En esta experiencia se estudi principalmente el campo elctrico y el potencial elctrico, los que sern descritos a continuacin:Campo elctrico: Se define como una caracterstica del espacio debido a la presencia de cargas elctricas. El campo elctrico en un punto del espacio depende esencialmente de la distribucin espacial de las cargas elctricas y de la distancia de estas al punto donde se desea conocer el campo. El vector campo elctrico () se define en trminos de la fuerza elctrica que la distribucin de cargas ejerce sobre una carga de prueba qo colocada en ese punto. Una descripcin grfica y cualitativa del campo elctrico puede darse en trminos de las lneas de campo, que se definen como aquellas curvas para las cuales el vector campo elctrico es tangente a ella en todos sus puntos. Estas lneas de campo estn dirigidas radialmente hacia afuera, prolongndose al infinito, para una carga puntual positiva y estn dirigidas radialmente hacia la carga si es negativa. Su unidad de medida en el SI es (siendo N: newton y C: coulomb)Potencial elctrico: en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza elctrica para mover una carga positivaqdesde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo

que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitariaqdesde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza elctrica.Su unidad en el sistema internacional es el Voltio (V).El campo elctrico y potencial elctrico generado por un sistema de cargas no son independientes entre s, es decir conocida la funcin potencial en una cierta regin del espacio podemos determinar el campo elctrico en dicha regin aplicando el gradiente de la funcin potencial, matemticamente se ve expresado as: Las ecuaciones para el campo elctrico y el potencial elctrico que se usarn en esta experiencia son:Potencial elctrico (Volts)

Vector Campo elctrico (N/C)

Objetivos:1. Obtener la relacin funcional del potencial elctrico generado por electrodos planos paralelos.2. Determinar las funciones de campo elctrico para electrodos paralelos.3. Obtener experimentalmente las lneas equipotenciales formadas entre electrodos planos paralelos.

Montaje Experimental:Para realizar el experimento se necesita agregar agua a una cubeta y debajo de esta poner una hoja de papel milimetrado con el objetivo de medir distancias y marcar los ejes coordenados.Luego poner dos electrodos metalicos paralelos dentro de la cubeta a una distancia d entre ellos. Con una fuente continua se alimentan positiva y negativamente cada uno.Conectar un multitester en forma paralela al sistema para obtener el siguiente montaje:

Adems, se indican como A y B a los puntos ms cercanos al medio de los electrodos y CD a los extremos.Luego de montar la experiencia se procede a medir el potencial elctrico en distintos puntos con un multitester desde B hacia A, primero con una distancia mayor a la longitud de los electrodos y despus con una distancia menor.Se repetir el mismo procedimiento pero ahora desde D hacia C.Por ltimo se medir el voltaje en variados puntos desde C hacia el extremo opuesto ubicado en el mismo electrodo.Con los datos obtenidos se realizar un grfico con su respectivo ajuste de curva.

ResultadosI) Borde ABa) Distancia (d) mayor que Largo (L).d = 16 cm; L = 15 cmGrfico Distancia v/s Voltaje

Luego, la ecuacin de la recta viene dada por b) Distancia (d) menor que Largo (L)d = 11 cm; L = 15 cmGrfico Distancia v/s Voltaje

Luego, la ecuacin de la recta viene dada por II) Borde CDa) Distancia (d) mayor que Largo (L).d = 16 cm; L = 15 cmGrfico Distancia v/s Voltaje

Luego, la ecuacin de la recta viene dada por

b) Distancia (d) menor que Largo (L).d = 11 cm; L = 15 cmGrfico Distancia v/s Voltaje

Luego, la ecuacin de la recta viene dada por III) Voltajes a lo largo de una recta paralela a los electrodosGrfico Distancia v/s Voltaje

Luego, la ecuacin de la recta viene dada por

Sabiendo que:

Se puede deducir que de las ecuaciones anteriores la pendiente representa y el intercepto la constante C.Adems, por la ecuacin de campo elctrico:

Se puede concluir que el negativo de la pendiente representa numricamente el campo elctrico. Pero, se conoce que el campo elctrico es una magnitud vectorial, por lo que su valor negativo slo significa su direccin.A partir de las relaciones anteriormente encontradas, se determinar las

componentes Ex y Ey del vector campo elctrico en cada caso:Caso I

a) Ex = -0,6505 ; Ey= 0 (pues las lneas de campo se cancelan)b) Ex = -0,8987 ;Ey= 0 (pues las lneas de campo se cancelan)Caso II

a) Ex= -0,5284 ; Ey= 0 (pues las lneas de campo se cancelan)

b) Ex= -0,6679 ; Ey= 0 (pues las lneas de campo se cancelan)Caso III

Ex= 0 (pues las lneas de campo se cancelan); Ey=-0,02182

Discusiones: 1. Gracias a los grficos se pudo observar que la pendiente de la recta formada entre la distancia de un electrodo a otro y el voltaje correspondiente, resulta ser el vector campo elctrico existente entre los dos electrodos.Se conoce que el campo elctrico tiene direccin desde el polo positivo hacia el negativo. Analizando el resultado negativo que nos arroja el campo elctrico se puede afirmar que los electrodos estaban al revs, por lo que el campo iba en direccin contraria a nuestro eje X.Adicionalmente el campo elctrico es uniforme cerca del centro por lo cual si vemos la grafica podemos ver que en sus extremos existen pequeas distorsiones, que se ven afectadas las lneas de campo.2.Al considerar la distancia y longitud de placa del caso I, se observan pequeas perturbaciones en los extremos de la grfica por efectos externos al campo elctrico.

3.En el caso de la distancia de 11 cm y largo de las placas 15 cm, se observa que prcticamente no hay perturbaciones, lo que nos indica que los efectos externos pueden ser despreciados y el campo prcticamente permanece uniforme.4.Las lneas de campos en el eje Y se pueden anular de forma instantnea, ya que el campo al moverse de forma vertical a las placas, se generan de forma uniforme hacia la carga contraria, por lo cual no permite la formacin de dichas lneas.5.Para demostrar las lneas equipotenciales, hay que observar el caso III, donde se presentaron valores de potencial muy cercanos entre s y consecutivos hacia la direccin que se est midiendo(recordar que las medidas se tomaron en direccin paralela a las placas), es posible afirmar que existen lneas equipotenciales (perpendiculares) al campo elctrico.

Conclusin En esta experiencia se demostr experimentalmente que las lneas de campo van del electrodo positivo hacia el negativo. Adems que en los extremos de los electrodos se pierde uniformidad ya que comienzan a comportarse como cargas puntuales. Esto se aprecia en los extremos de las rectas en los grficos, donde se presentan pequeos disturbios. En el caso del voltaje, a lo largo de una recta paralela a los electrodos, no va cambiando a lo largo del eje, incluso la pendiente llega a ser 0,02182, casi siendo paralela al eje x. Finalmente, se cumpli con el objetivo de la actividad, se obtuvo la relacin

funcional del potencial elctrico generado por electrodos paralelos, se determin las funciones del campo elctrico para electrodos paralelos y se obtuvo experimentalmente las lneas equipotenciales formadas entre electrodos planos paralelos (las superficies equipotenciales son perpendiculares a las lneas de campo).

Bibliografa:http://www.planetaelectronico.com http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/campo/campo.html