Informe sobre electricidad

8/18/2019 Informe sobre electricidad

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Informe 1: Electricidad y circuito simples

Grupo: Abel Rodrı́guez y Oscar Velásquez

12 de abril de 2016


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Índice

1. Introducción 1

1.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.2. Objetivos especı́ficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2. Marco teórico 3

2.1. Carga eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2. Campo eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.3. Tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.4. Corriente eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.5. Energı́a potencial eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.6. Potencial eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.7. Circuitos simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.8. Capacitores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.9. Resistencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3. Materiales utilizados 9

3.1. Campo eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.2. Potencial electrico y lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.3. Circuitos y capacitores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4. Procedimiento experimental 9

4.1. Campo eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.1.1. Experimento 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.1.2. Experimento 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4.2. Potencial eléctrico y lineas equipotenciales . . . . . . . . . . . . 10

4.2.1. Distribución de las lı́neas equipotenciales y lı́neas de cam-

po en los campos eléctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2.2. Campos eléctricos homogéneos . . . . . . . . . . . . . . 11

4.2.3. Campo eléctrico con electrodos circulares . . . . . . . . . 12

4.2.4. Efecto de un conductor en un campo eléctrico . . . . . . . 13

4.2.5. Tormentas eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13


4.3.1. Experimento 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4.3.2. Experimento 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15


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4.3.3. Experimento 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.3.4. Experimento 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.3.5. Experimento 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.3.6. Experimento 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.3.7. Experimento 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.3.8. Experimento 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5. Análisis de resultados 24

5.1. Campo Eléctrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.1.1. Experimento 1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.1.2. Experimento 1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245.2. Potencial eléctrico y lı́neas equipotenciales . . . . . . . . . . . . 27

5.2.1. Experimento 1: Distribución de lı́neas equipotenciales y

lı́neas de campo en los campos eléctricos . . . . . . . . . 27

5.2.2. Experimento 2: Campos eléctricos homogéneos . . . . . . 28

5.2.3. Experimento 3: Campo eléctrico con electrodos circulares 29

5.2.4. Experimento 4: Efecto de un conductor en un campo eléctrico 31

5.2.5. Experimento 5: Tormentas eléctricas . . . . . . . . . . . . 31


5.3.1. Experimento 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335.3.2. Experimento 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.3.3. Experimento 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.3.4. Experimento 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.3.5. Experimento 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5.3.6. Experimento 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.3.7. Experimento 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.3.8. Experimento 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6. Evaluación 36

6.1. Campo eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

6.1.1. 1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

6.2. Potencial eléctrico y lineas equipotenciales . . . . . . . . . . . . 36

6.2.1. Experimento 2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

6.2.2. Experimento 2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6.2.3. Experimento 2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6.2.4. Experimento 2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6.2.5. Experimento 2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38


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6.3.1. Experimento 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

6.3.2. Experimento 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

6.3.3. Experimento 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.3.4. Experimento 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.3.5. Experimento 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.3.6. Experimento 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6.3.7. Experimento 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6.3.8. Experimento 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

7. Conclusión 41

8. Bibliograf ́ıa 42

A. Deducción de f ́ormulas 43

A.1. Disminución exponencial del campo eléctrico. . . . . . . . . . . . 43


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Resumen

En esta práctica de laboratorio se han realizado diversos experimentos sobre campo

eléctricos, potenciales eléctricos, lı́neas equipotenciales y circuitos eléctricos. Se

estudió como los campos eléctricos varı́an en función a al voltaje aplicado y la

separación de las placas. También se estudió y se visualizó como se comportan

las lı́neas equipotenciales entre electrodos cuando se introduce un conductor de

voltaje sobre ellos. Por último se estudió cómo medir la tensión y corriente en un

circuito eléctrico, como afecta que un circuito este en serie o paralelo, y cómo

se cargan y descargan capacitores cuando se utilizan resistencias. Los resultados

indican que se lograron todos los objetivos propuestos la práctica y los resultados

fueron coherentes con la teorı́a.


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-Verificar experimentalmente la aparición de lı́neas de campo eléctrico entre los

electrodos y comprobar que ellas son mutuamente ortogonales con las lı́neas equi-

potenciales.

-Establecer las caracterı́sticas generales que poseen las lı́neas de campo y las lı́neas

equipotenciales para un conjunto de cargas.

-Observar experimentalmente la formación de lı́neas equipotenciales para diversas

distribuciones de carga.

-Verificar experimentalmente la aparición de lı́neas de campo eléctrico entre los

electrodos y comprobar que ellas son mutuamente ortogonales con las lı́neas equi-

potenciales.

-Establecer las caracterı́sticas generales que poseen las lı́neas de campo y las lı́neas

equipotenciales para un conjunto de cargas.

-Aprender la correcta utilización de los instrumentos de medida.

-Determinar las tensiones y las corrientes en circuitos serie y paralelo.

-Investigar los efectos de la adición de un capacitor en un circuito de corriente

directa.

-Determinar la curva de carga y descarga de un capacitor.

-Establecer la relación entre la resistencia y la capacitancia con relación al tiempo

de carga y descarga de un capacitor.

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2. Marco teórico

2.1. Carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad f ́ısica intrı́nseca de algunas part́ıculas subatómi-

cas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la

mediación de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es in-

fluida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La

denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de

las cuatro interacciones fundamentales de la f ́ısica. Desde el punto de vista del

modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una

partı́cula para intercambiar fotones.

Una de las principales caracteŕısticas de la carga eléctrica es que, en cualquier

proceso f ́ısico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir,

la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varı́a en el tiempo.(Sears

et al., 2004)

Figura 1: Interacción entre carga de igual y distintos signos

2.2. Campo eléctrico

El concepto de campo eléctrico es un poco abstracto debido a que ningún cam-

po eléctrico puede verse directamente. Para visualizarlos, se utilizan las lı́neas de

campo eléctrico ya que los hace parecer más reales. Una lı́nea de campo eléctrico

es una recta o curva imaginaria trazada a través de una región del espacio, de modo

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que es tangente en cualquier punto que esté en la dirección del vector del campo

eléctrico en dicho punto.

La dirección y sentido del vector campo eléctrico en un punto dependen dirección

y sentido de la fuerza que experimentarı́a una carga positiva colocada en ese punto:

si la carga fuente es positiva, el campo eléctrico generado será un vector dirigido

hacia afuera y si es negativa, el campo estará dirigido hacia la carga.

La fuerza es una cantidad vectorial, por lo que el campo eléctrico también es una

cantidad vectorial. Se define el campo eléctrico E en un punto como la fuerza

eléctrica que experimenta una carga de prueba q 0 en dicho punto, dividida entre la

carga q 0. Es decir, el campo eléctrico en cierto punto es igual a la fuerza eléctricapor unidad de carga que una carga experimenta en ese punto:

E = F 0q o

(1)

Siendo esta la definición de campo eléctrico como fuerza eléctrica por unidad de

carga.

Reemplazando a la fuerza eléctrica, la ecuación de campo eléctrico queda de la

siguiente manera:

E = k ∗

q r2

(2)

De igual manera, el potencial en varios puntos de un campo eléctrico puede ser

representado gráficamente por medio de superficies equipotenciales, esto significa

que es una superficie sobre la que el potencial eléctrico es el mismo en todos los

puntos.

(Sears et al., 2004)

2.3. Tensión

La tensión eléctrica o diferencia de potencial, también conocida como voltaje, es

una magnitud fı́sica que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos

puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por

el campo eléctrico sobre una partı́cula cargada para moverla entre dos posiciones

determinadas. Se puede medir con un voltı́metro, el cual se coloca en paralelo al

componente que se desea medir la tensión, y es medida es en voltios.

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La tensión entre dos puntos A y B es independiente del camino recorrido por la

carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de dichos puntos A y B en

el campo eléctrico, que es un campo conservativo.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un con-

ductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de

mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y,

en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos

puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce

como corriente eléctrica.


2.4. Corriente eléctrica

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por uni-

dad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas, por

lo general electrones, en el interior del material. En el Sistema Internacional de

Unidades se expresa en C/s, o coulomb sobre segundo, unidad que se denomina

amperio.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente el éctrica es el am-

perı́metro, colocado en serie con el conductor por el que circula la corriente que se

desea medir.


2.5. Energı́a potencial eléctrica

Cuando una fuerza F actúa sobre una partı́cula que se mueve de un punto a a un

punto b, el trabajo W a→b efectuado por la fuerza está dado por la siguiente integral

de lı́nea:

W a→b =

a

b

F · δl =

a

b

Fcosθδl (3)

donde δl es un desplazamiento infinitesimal a lo largo de la trayectoria de la

partı́cula,y θ es el ángulo entre F y δl en cada punto de la trayectoria. En segundo

lugar, si la fuerza F es conservativa, el trabajo realizado por F siempre se puede

expresar en términos de una energı́a potencial U . Cuando la partı́cula se mueve

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de un punto donde la energı́a potencial es U a a otro donde es U b, el cambio en la

energı́a potencial es δU = U b-U a, y el trabajo que realiza la fuerza es:

W a→b = U a − U b = −(U b − U a) = −δU (4)

Cuando W a→b es positivo, U a es mayor que U b, δU es negativo y la energı́a poten-

cial disminuye. El teorema del trabajo y la energı́a establece que el cambio en la

energı́a cinética δK = K b - K a durante cualquier desplazamiento es igual al trabajo

total realizado sobre la partı́cula. Si el único trabajo efectuado sobre la partı́cula lo

realizan fuerzas conservativas, entonces la ecuación anterior da el trabajo total, y

K b- K a=-(U b - U a). Esto también puede describirse ası́:

K a + U a = K b + U b (5)

Es decir, en estas circunstancias, la energı́a mecánica total se conserva.


2.6. Potencial eléctrico

El potencial eléctrico es la energı́a potencial por unidad de carga. Se define elpotencial V en cualquier punto en el campo eléctrico como la energı́a potencial U

por unidad de carga asociada con una carga de prueba q en ese punto:

V = U

q (6)

Cuando se trata con placas paralelas que generan un campo uniforme, el potencial

eléctrico esta dado por la siguiente ecuación:

V = E ∗ d (7)

Donde E es el campo eléctrico y d es la distancia que separa a las placas. (Sears

et al., 2004)

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2.7. Circuitos simples

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales

como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconduc-

tores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos pueden ser en

serie o en paralelo. Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que

los terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, inte-

rruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un

dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. En cam-

bio un circuito en paralelo es una conexión donde los puertos de entrada de todos

los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) están conectados ycoincidan entre sı́, lo mismo que sus terminales de salida.


2.8. Capacitores

Dos conductores separados por un aislante (o vacı́o) constituyen un capacitor. En la

mayorı́a de las aplicaciones prácticas, cada conductor tiene inicialmente una carga

neta cero, y los electrones son transferidos de un conductor al otro; ası́ es como

se carga el capacitador. Entonces, los dos conductores tienen cargas de igual mag-

nitud y signo contrario, y la carga neta en el capacitor en su conjunto permanece

igual a cero. Cuando se dice que un capacitor tiene carga Q, o que una carga Q

está almacenada en el capacitor, significa que el conductor con el potencial más

elevado tiene carga +Q y el conductor con el potencial más bajo tiene carga −Q

(si se supone que Q es positiva). Una manera común de cargar un capacitor es

conectar los dos alambres a las terminales opuestas de una baterı́a. Una vez esta-

blecidas las cargas +Q y −Q en los conductores, se desconecta la baterı́a. Esto da

una diferencia de potencial fija V ab entre los conductores (es decir, el potencial del

conductor con carga positiva a con respecto al potencial del conductor con carga

negativa b), que es exactamente igual al voltaje de la baterı́a.

El campo eléctrico en cualquier punto de la región entre los conductores es propor-

cional a la magnitud Q de carga en cada conductor. Por lo tanto, la diferencia de

potencial V ab entre los conductores también es proporcional a Q. Si se duplica la

magnitud de la carga en cada conductor, también se duplican la densidad de carga

en cada conductor y el campo eléctrico en cada punto, al igual que la diferencia de

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potencial entre los conductores; sin embargo, la razón entre la carga y la diferencia

de potencial no cambia. Esta razón se llama capacitancia C del capacitor:

C = Q

V ab (8)

La unidad de medida para la capacitancia en el SI es el Fahrad ( F ) que equivale a

un coulomb sobre volt.

Cuanto mayor es la capacitancia C de un capacitor, mayor será la magnitud Q de

la carga en el conductor de cierta diferencia de potencial dada V ab, y, por lo tanto,

mayor será la cantidad de energı́a almacenada. (Hay que recordar que el potenciales energı́a potencial por unidad de carga.) Ası́, la capacitancia es una medida de la

aptitud (capacidad) de un capacitor para almacenar energı́a. Se verá que el valor

de la capacitancia sólo depende de las formas y los tamaños de los conductores,

ası́ como de la naturaleza del material aislante que hay entre ellos.


2.9. Resistencias

La resistividad ρ de un material se define como la razón de las magnitudes del

campo eléctrico y la densidad de corriente:

ρ = E

j (9)

Cuanto mayor sea la resistividad, tanto mayor será el campo necesario para causar

una densidad de corriente dada, o tanto menor la densidad de corriente ocasionada

por un campo dado. De la ecuación anterior se desprende que las unidades de ρ sonV ∗m

A .1 V

A se llama un ohm (Ω). Por consiguiente, las unidades del SI para ρ son

(ohm-metros). Un conductor perfecto tendrı́a una resistividad igual a cero; y un

aislante perfecto tendrı́a resistividad infinita. Los semiconductores tienen resistivi-

dades intermedias entre las de los metales y las de los aislantes. Estos materiales

son importantes en virtud de la forma en que sus resistividades se ven afectadas

por la temperatura y por pequeñas cantidades de impurezas.


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3. Materiales utilizados


-Placas paralelas

-Medidor de campo eléctrico

3.2. Potencial electrico y lineal

-Placa de montaje

-Placa de policarbonato

-Soportes universales

-Electrodos

-Lápiz

-Papel de carbón

-Fuente de alimentación

-Medidor de potencial

3.3. Circuitos y capacitores

-Kit de circuitos.

4. Procedimiento experimental


4.1.1. Experimento 1

-Se calculó de forma analı́tica el campo eléctrico que se generó dentro de un par de

placas de placas paralelas con separación constante entre las placas, en cada uno

de los siguientes casos:

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a) Separación d= 10 cm y tensión que varı́a de 0 V a 260 V en pasos de 20 V

b)Separación d= 15 cm y tensión que varı́a de 0 V a 260 V en pasos de 20 V

c)Separación d= 20 cm y tensión que varı́a de 0 V a 260 V en pasos de 20 V

-Se montó el experimento según la guı́a.

-Se alimentó el medidor de campo eléctrico a 12 V (DC).

-Se ajustó la salida del medidor de campo electrico a 0 V . Para ello se utilizó la

perilla ’ZeroAdjust”, situada en la esquina superior derecha del medidor.

-Se midió la intensidad del campo eléctrico con separación entre las placas de 10

cm, variando la tensión entre las placas y completando la Tabla [1]. Se repitió el

experimento para una separación constante de 15 cm y 20 cm.


-Se ajustó la tensión entre las placas a 100 V .

-Se ajustó la distancia entre las placas a 2 cm.

-Se ajustó la salida del medidor de campo eléctrico a cero.

-Se incrementó la separación en intervalos de 1 cm.

-Se anotó el valor del campo eléctrico en la Tabla [13].

-Se repitió el cuarto paso hasta alcanzar 15 cm.

-Se repitió el procedimiento con las tensiones de 150 V y 200 V , anotando los

resultados en la Tabla [].

4.2. Potencial eléctrico y lineas equipotenciales

4.2.1. Distribucióndelas ĺıneas equipotenciales y lı́neas de campo en los cam-

pos eléctricos.

-Se puso los dos soportes universales sobre la placa de montaje, de modo que la

placa de policarbonato quede en el medio.

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-Se aflojó completamente los tornillos de los soportes universales y utilizarlos para

fijar el soporte del electrodo.

-Se colocó la hoja de papel carbón sobre la placa de policarbonato.

-Se colocó los dos electrodos de varilla por debajo de los tornillos exteriores,

con los electrodos paralelos entre sı́. Uno de los electrodos tiene una ranura. Se

apretó los tornillos ligeramente y se retiró el papel de carbono de nuevo.

- Se llenó con precisión las áreas marcadas con un lápiz blando. El grafito del lápiz

creó un mejor contacto entre los electrodos y el papel de carbón de modo que,

cuando se aplicó un voltaje a los electrodos, un campo eléctrico se pudo medir

dentro del papel de carbón conductor.

- Se colocó el papel carbón de nuevo en su posición original, se colocó los electro-

dos en las áreas marcadas y se apretó los tornillos en el papel carbón.

- Se conectó ambos electrodos a las salidas de la fuente de alimentación.

- Se encendió la fuente de alimentación y se fijó la salida a 6 V (DC). Se colocó la

punta de la aguja en cada uno de los dos electrodos y se comprobó si los electrodos

tienen potenciales eléctricos de 0 V y 6 V respectivamente.

-Se encontró puntos sobre el papel de carbono, que tienen el mismo potencialeléctrico. Para este propósito se recorrió el papel de carbón con la aguja y se

marcó los puntos con un lápiz, haciendo pequeños cı́rculos con un lápiz. Se co-

menzó con un valor de 1 V y continúe en pasos de 1 V hasta el valor de 5 V .

-En una hoja blanca se dibujó los electrodos, manteniendo las distancias de separa-

ción iguales a las del papel de carbón y se marcó al menos ocho puntos para cada

valor medido.

-Se conectó los puntos de igual potencial eléctrico mediante lı́neas. Estas lı́neas

se denominan lı́neas equipotenciales. Se etiqueto cada lı́nea equipotencial por supotencial eléctrico.

4.2.2. Campos eléctricos homogéneos

-Se repitió el procedimiento anterior hasta el inciso 8, cuidando que los electrodos

queden en igual posición que en el experimento anterior y respetando la polaridad

anterior.

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-Se conectó la fuente de alimentación y ajustar la salida a 3 V . Se colocó la punta de

la aguja de tejer en cada uno de los dos electrodos y se comprobó si los electrodos

tienen potenciales eléctricos de 0 V y 3 V , respectivamente.

-Para los potenciales eléctricos de 1 V y 2 V encontrar al menos ocho puntos de

cada uno en el papel carbón.



valor medido.

-Después de completar la medición, se aflojó los tornillos y se retiró el papel

carbón.

-Se conectó los puntos de potencial eléctrico igual para formar las nuevas lı́neas

equipotenciales. Se etiquetó cada lı́nea con su potencial eléctrico pero añadiendo

un subı́ndice que sirva para diferenciarlas de las anteriores.

4.2.3. Campo eléctrico con electrodos circulares

-Se repitió el procedimiento anterior, reemplazando los electrodos de barra por los

circulares.

-Se conecto la fuente de alimentación y ajustar la salida a 6 V . Se colocó la punta de

la aguja de tejer para cada uno de los dos electrodos y se comprobó si los electrodos

tienen potenciales eléctricos de 0 V y 6 V , respectivamente.

-Se encontró puntos en el papel de carbono, que tienen el mismo potencial eléctri-

co.

-Para este propósito se escaneó el papel de carbón con la punta de la aguja de tejer

y marcar los puntos como pequeños cı́rculos con un lápiz. Se comenzó con un valor

de 1 V y se continúo en pasos de 1 V .

-En una hoja blanca se dibujó los electrodos, manteniendo las distancias de sepa-

ración iguales a las del papel de carbón y se marcó puntos para cada valor medido.

-Después de terminar la medición, aflojar los tornillos y retire el papel de carbono.

-Conectar los puntos de igual potencial eléctrico como las lı́neas equipotenciales.

Etiquete de cada lı́nea por su potencial eléctrico.

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18/48

4.2.4. Efecto de un conductor en un campo eléctrico

-Se repitió el procedimiento anterior, colocando los electrodos circulares. se com-

probó.

-Se fijó un electrodo de varilla por debajo del tornillo del medio, entre los electro-

dos circulares.

-Se exploró el electrodo de varilla con la aguja de tejer y se midió su potencial

eléctrico en diferentes puntos de la superficie.

-Se giró 45 grados el electrodo de varilla con respecto a la posición inicial. Se

repitió la medición del potencial eléctrico a lo largo de la superficie de la varilla.

-Se encontró puntos en el papel de carbono, que tienen el mismo potencial eléctri-

co.

-Para este propósito se escaneó el papel de carbón con la punta de la aguja de tejer

y se marcó los puntos como pequeños cı́rculos con un lápiz. Se comenzó con un

valor de 1 V y continuar en pasos de 1 V . Se marcó al menos ocho puntos para

cada valor.



valor medido.

-Luego de terminar la medición, se aflojó los tornillos y se retiró el papel de car-

bono.

-Se conectó los puntos de igual potencial eléctrico como las lı́neas equipotenciales.

Se etiquetó de cada lı́nea por su potencial eléctrico.

4.2.5. Tormentas eléctricas

-Se repitió el procedimiento anterior, colocando nuevamente los electrodos de va-

rilla. En el que tiene la ranura, se colocó el electrodo con forma puntiaguda.

-Se conectó los dos electrodos a las salidas de la fuente de alimentaci ón. El elec-

trodo, que contiene la punta, estuvo conectado a la salida negativa (0 V ).

-Se conectó la fuente de alimentación y se ajustó la salida a 6 V . Se colocó la

punta de la aguja de tejer para cada uno de los dos electrodos y se comprobó si

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los electrodos tienen potenciales eléctricos de 0 V y 6 V , respectivamente. Si es

necesario, se ajustó la salida de la fuente de alimentación.

-Se encontró puntos en el papel de carbono, que tienen el mismo potencial el éctri-

co. Para este propósito se escaneó el papel de carbón con la punta de la aguja de

tejer y marcó los puntos como pequeños cı́rculos con un lápiz. Comenzó con un

valor de 1 V y continúo en pasos de 1 V . Se marcó puntos para cada valor.

-En una hoja blanca se dibujó los electrodos, manteniendo las distancias de sepa-

ración iguales a las del papel de carbón y se marcó puntos para cada valor medido.

-Luego de terminar la medición, se aflojó los tornillos y se retiró el papel de car-

bono.

-Se conectó los puntos de igual potencial eléctrico como las lı́neas equipotenciales.

Se etiquetó cada lı́nea por su potencial eléctrico.



-Se conectó el circuito como se muestra en la Figura (2), con el interruptor inicial-mente abierto.

Figura 2: Experimento 1, Figura 1

-Se cerró y se abrió el interruptor varias veces, se observó y se anotó lo que ocu-

rrió con la lampara.

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-Se intercambió la posición del interruptor y la lampara, luego se revirtieron los

terminales de la baterı́a reconectando la caja de baterı́a y se de nuevo se cerro y

abrió el circuito. En cada caso se observó y se anotó que tan brillante era el foco.

-Se conectó el circuito como en la Figura (3). Un conector estaba faltando y se

operó el interruptor y se observó la lampara.

Figura 3: Experimento 1, Figura 2.

-Se unió la conexión con un conector donde este faltaba. Y de nuevo se operó el

interruptor y se anotó lo que ocurrı́a con la lampara.


-Se conectó el circuito como se muestra en la Figura (4), donde el cable rojo estaba

conectado a la entrada positiva de la fuente de poder, y el azul a la entrada negativa.

-Primero se insertó el la lampara de 4 V

.

-Se puso el voltı́metro en el rango de 10 V .

-Se cerró el circuito y lentamente se incremento el voltaje U a 4V ; se observó el

voltimetro y se anotó el valor U L que es el voltaje a través del filamento de la

lampara.

-Se reemplazó la lampara de 4 V por una de 6; se observó como cambia el brillo

de la lampara y esto fue anotado en la observación (1).

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-Se incrementó el voltaje a 6 V y de nuevo se anotó el valor U L en la Tabla [3].

-Luego se reemplazo la lampara por una de 12 V . Y se anotó como cambio el brillo.

-Se incremento el rango del voltimetro a 30 V .

-Se ajustó la fuente de poder a 12 V ; y una vez mas se midió y se anotó el valor

U L en la Tabla [3].

-Se conectó el voltı́metro de forma paralela al modulo conector y se anotó la ob-

servación (2).

-Se removió el modulo conector, se midió el voltaje U y se observó la lampara. Se

anotó el valor medido bajo la observación (3).


-Se conectó el circuito como en la Figura (5).

-Primero se insertó el foco de 4 V y se abrió la corriente.

-Se selecciono el rango de 300 mA en el amperı́metro.

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-Se puso la corriente a 0 V y se cerró la corriente.

-Lentamente se incrementó la corriente hasta 4 V .

-Se midió y se anotó el valor de la corriente I en la Tabla [4].

-Se abrió la corriente y se cambiaron los módulos conectores por unos módulos

conectores interrumpidos en varias posiciones.

-Se reemplazó la lampara de 4 V por una de 12 V .

-Se selecciono el rango de 3 A en el amperı́metro.

-Se aumentó la corriente hasta 12 V y se midió la corriente I .

-Se selecciono el rango de 300 mA en el amperı́metro y se midió la corriente I de

nuevo en la Tabla [4].


-Se conectó el circuito como en la Figura (6), con el circuito abierto se selecciono

el rango de 300 mA en el amperı́metro.

-Luego se insertó en el sujetador universal la barra de acero.

-Se cerró el circuito y se aumentó la corriente a 2 V .

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-Se midió el valor del amperaje en la Tabla [5] y se observ ó la luminosidad de la

lampara.

-Se cerró el circuito y el proceso fue repetido con una barra de aluminio, cobre y

PVC.


-Se conectó el circuito como se muestra en la Fig.(7). Se seleccionó las configura-

ciones de 3V y 300 mA para los rangos de medición.

-Con el interruptor abierto, se midió el voltaje sin carga U L y se registró el valor

en la Tabla [6].

-Se cerró el circuito y se midió la corriente I y el voltaje con carga U B , se observó el

brillo de la lámpara y se anotaron los valores medidos en la Tabla [6].

-Se abrió el circuito y se removió el conector de módulo 1 y se lo remplazó con

una segunda baterı́a para que y esta se conectó en serie con la baterı́a ya instalada.

-Se volvió a medir el voltaje sin carga U L y se registró los valores en la Tabla [6].

-Se cerró el circuito, se midieron U B e I , se observó el brillo de la lámpara y se

registró los valores de medición en la Tabla [6].

-Se abrió el circuito, se giró una de las baterı́as en 180°y los dos de sus terminales

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quedaron conectados con la misma polaridad.

-Se midió el voltaje sin carga U L y luego U B e I con carga. Se observó la lámpara

y se anotaron los resultados en la Tabla [6].

-Se abrió el circuito.

-Se cambió el circuito como se muestra en la figura(8). Habiendo eso se aseguro

que los terminales de la misma polaridad fuesen conectados entre los mismos.

-Se abrió el circuito, se midió el voltaje sin carga U L y se registró el valor en la

Tabla [7].

-Se cerró el circuito. Se midió el voltaje U B y la corriente I con carga. Se observó la

lámpara y se registraron los valores en la Tabla [7].

-Se abrió el circuito.

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-Se conectó el circuito como se muestra en la figura(9). Se ajustó el cable de hierro

con 2 pinzas de cocodrilo en los enchufes conectores. Se abrió el circuito.

-Se encendió la fuente de poder y se ajusto a 6 V .

-Se ajustó la corriente a 2 A.

-Se cerró el circuito y se observó la lampara.

-Se utilizó un cable conector para puentear las dos conexiones de la lámpara, y se

provocó un cortocircuito y se observó lo ocurrido a la lámpara y al cable de hierro.

-Se desconectó la fuente de poder y se anotó las observaciones.


-Se conectó el circuito como se muestra en la figura(10), utilizando inicialmente el

capacitor de 470µF . El interruptor de doble vı́a fue colocado en la posición 1 y se

abrió el circuito mediante el interruptor de encendido/apagado.

-Se encendió la fuente de poder y se configuro a 12 V .

-Se cerró el circuito y se observó la lámpara.

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-Se abrió y se cerró el circuito de manera continua, se observó la lámpara y se

anotaron las observaciones.

-Con el interruptor de encendido/apagado cerrado, se cambió el interruptor de do-

ble vı́a a la posición 2 y se observó la lámpara.

-Se operó repetidamente el interruptor de doble vı́a y se anotó lo observado.

-Se devolvió el interruptor de doble vı́a a la posición 1, y se abrió el circuito me-

diante el interruptor de encendido/apagado.

-Luego de 1 o 2 segundos, se cambió el interruptor de doble vı́a a la posición 2, se

observó la lámpara y se anotó lo observado.

-Se reemplazó el capacitor de 470µF del circuito, por el capacitor de 47µF . Se

cerro el circuito y se operó repetidamente el interruptor de doble vı́a. Se anotó lo

observado.

-Se configuró el multitester para medir corriente en un rango de 30 mA y se lo

instaló al circuito como amperı́metro en lugar de la lámpara.

-Se operó repetidamente el interruptor de doble vı́a, se observó el amperı́metro y

se anotó lo observado.

-Una vez finalizado se apagó la fuente de poder.


-Se conectó el circuito como se muestra en la figura(11), con el interruptor de

encendido/apagado abierto y el de doble vı́a en la posición 1. El voltı́metro se

ajustó a un rango de 10 V .

-Se encendió la fuente de poder y se ajustó a 10 V .

-Se utilizó el interruptor de encendido/apagado para cerrar el circuito de carga, se

observó el voltı́metro y se anotó lo observado.

-Se cambió el interruptor de doble vı́a a la posición 2 para cerrar el circuito de

descarga, se observó el voltı́metro y se anotó lo observado.

-Se cortocircuito el capacitor por unos segundos por medio de un cable conector y

se detuvo el proceso cuando el voltaje del capacitor llegase a 0 V .

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-Se desplazó el interruptor de doble vı́a a la posición 1 y, iniciando desde 0 V , se

leyó el voltaje del capacitor cada 10 segundos, registrando los valores en la Tabla

[8].

-Se desplazo el interruptor de doble vı́a a la posición 2 y se leyó el voltaje del

capacitor cada 10 segundos, registrando los valores en la Tabla [8].

-Al finalizar el proceso se abrió el circuito.

-Se desplazó el interruptor de doble vı́a a la posición 1 y cerrando el circuito de

carga, se midió el tiempo que tomó al capacitor para llegar a 6 V , registrando los

valores en la Tabla [9].

-Se abrió el interruptor de encendido/apagado y se dercargó el capacitor, para luego

reemplazarlo por el capacitor de 47µF .

-Se cerró el circuito de carga y se volvió a medir el tiempo que tomó al capacitor

para llegar a 6 V , y se registró el tiempo.

-Se reemplazó la resistencia de 47k Ω por el de 10k Ω, repitiendo la medición.

-Se reemplazó el capacitor de 47 µF por el de 470 µF y se repitió la medición.

-Se apagó la fuente de poder.

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5. Análisis de resultados

5.1. Campo Eléctrico.

5.1.1. Experimento 1.1

Relacionar la tensión aplicada y la intensidad de campo eléctrico, con separación

constante entre las placas

El experimento para relacionar la tensión aplicada a las placas y la intensidad de

campo eléctrico dentro de las mismas, manteniendo una separación constante entre

ellas, arrojó los resultados mostrados en la tabla (1), los cuales indican de manera

numérica que para una determinada separación entre las placas, por ejemplo de 10

cm, mientras más tensión se le aplique, el valor del Campo Eléctrico va a ir en

aumento.

Esta relación, la cual es lineal, se puede observar en la gráfica (12), para cada se-

paración de placas analizada se obtiene una curva rectil ı́nea ascendente, ya que

según la ecuación (7), se tiene que a mayor tensión aplicada con una separación

constante, mayor será el campo eléctrico, el cual es uniforme entre las placas. Se

observa también que cada recta adquiere una pendiente distinta; los mismos inter-valos de aumento de tensión fueron aplicados para las 3 separaciones, dando como

resultado un mayor incremento para la separación de 10 cm. Este rango de incre-

mento del Campo Eléctrico disminuye a medida que la separación de las placas es

mayor. Este hecho puede ser analizado con la ecuación (7), despejando el Campo

Eléctrico en función a la tensión y la distancia entre las placas. A medida que la

distancia aumenta, como esta se encuentra en el denominador, el Campo Eléctrico

se va disminuyendo, mientras se mantiene la tensión constante.


Los resultados obtenidos durante el experimento con placas paralelas, manteniendo

una tensión constante entre las mismas, son observados en la tabla (2), donde para

cada tensión fija, se varió la distancia de 2cm hasta 15cm, para obtener el valor

del campo eléctrico para cada separación. Estos resultados son presentados en la

gráfica (13), mediante el cual es posible deducir que existe una relaci ón potencial

entre la intensidad del campo eléctrico y la separación entre las placas. Esto indi-

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Cuadro 1: Resultados 1.1

Tensión [V ]Valor del Campo Eléctrico (N/C )

0.1m 0.15m 0.20m

0 0 0 0,04

20 2,27 1,35 1,08

40 4,33 2,69 2,05

60 6,52 4,18 2,9

80 8,62 5,56 4,03

100 10,7 6,7 4,9120 12,8 8,1 6

140 14,8 9,6 7,1

160 17 11 8,1

180 19,1 12,3 9,2

200 21,2 13,9 10,3

220 23,4 15,2 11,4

240 25,5 16,6 12,5

260 27,6 18 13,5

Figura 12: Relación entre la tensión aplicada y Campo Eléctrico

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ca que a medida que se aumenta la distancia entre las placas, el campo eléctrico

entre las mismas disminuye exponencialmente, y mientras más se acerquen las pla-

cas, el valor del campo eléctrico aumenta, siempre que la tensión entre las placas

permanezca constante.

La relación exponencial entre la separación de las placas y el campo eléctrico se

obtiene al reemplazar el campo eléctrico por su fórmula (2) en la ecuación (7) (ver

(A.1)).

Si se analiza el campo eléctrico, con una tensión de 150V por ejemplo, se observa

que a una separación de 2cm, el campo eléctrico es de 85,2 N/C . Pero luego al

separar las placas hasta la mayor distancia analizada, de 15cm, el campo disminuyea 10,8 N/C . El rango de disminución del campo no es el mismo para todas las

tensiones, es decir al ir aumentando la distancia, mientras mayor sea la tensión

aplicada, más radical será la disminución de la magnitud del campo eléctrico.

Cuadro 2: Resultados 1.2

Separación entre las placas [m]Valor de E

100V 150V 200V

0,02 57,7 85,2 97,6

0,03 32,3 48,7 65

0,04 27,5 41,1 54,7

0,05 22,3 33,5 44,3

0,06 18,9 28,1 37,5

0,07 16,7 24,9 33,3

0,08 13,9 21 27,7

0,09 12,4 18,5 24,7

0,1 11,1 16,5 22,1

0,11 9,7 14,6 19,50,12 9 13,7 18,2

0,13 8 12,2 16,5

0,14 7,9 11,8 15,9

0,15 7 10,8 14,4

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Figura 13: Relación entre la intensidad del campo eléctrico y la distancia entre las

placas.

5.2. Potencial eléctrico y lı́neas equipotenciales

5.2.1. Experimento 1: Distribución de lı́neas equipotenciales y lı́neas de cam-

po en los campos eléctricos

Hallando los puntos en que se media el mismo potencial producido al cargar dos

electrodos metálicos que actuaron como placas paralelas, se graficó una represen-

tación de las lı́neas equipotenciales (ver Figura(14)). En la representación se ob-

servan los electrodos utilizados, un con 6V y el otro con 0V . Las lı́neas trazadas

mediante el conjunto de puntos son las lı́neas equipotenciales, es decir puntos con

el mismo potencial eléctrico. Estos van disminuyendo de potencial, a mientras más

cerca del electrodo con 6V , más se acercan a este potencial, en cambio mientras

más cerca del otro electrodo, más se acercan a 0V . Estas superficies equipoten-

ciales son rectas, ya que se trata de un campo eléctrico uniforme, pero adquieren

una pequeña desviación hacia los bordes de los electrodos. Estas desviaciones son

generalmente pequeñas por lo que en la teorı́a, a una distancia muy pequeña, se los

desprecia.

Las flechas trazadas horizontalmente corresponden a la dirección de las lı́neas de

campo que salen del ánodo, y van al cátodo. La lı́nea que sale del signo positivo

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representa cómo seŕıa su desplazamiento si la misma se colocara en el centro del

ánodo.

Esta representación indica que el potencial va aumentando mientras vaya en direc-

ción contraria a la dirección de desplazamiento; y disminuyendo, mientras vaya a

favor de la dirección del campo eléctrico.

Figura 14: Experimento 2.1

5.2.2. Experimento 2: Campos eléctricos homogéneos

Para este experimento se redujo a la mitad el voltaje con respecto al campo ante-

riormente analizado. Buscando puntos con igual potencial se obtuvieron las lı́neas

presentes en la imagen (15), siendo estas de 1V y de 2V . Se observa que las lı́neas

equipotenciales se reducen, y la distancia que las separa aumenta con respecto al

anterior.

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5.2.3. Experimento 3: Campo eléctrico con electrodos circulares

Para este experimento, la geometrı́a de los electrodos ha cambiado, lo que indica

que también cambian las formas de las lı́neas equipotenciales y de las de campo

(ver Figura(16)). Al ser los electrodos de forma circular, las lı́neas que unen a

los puntos con el mismo potencial, ahora tienden a ser circulares mientras m ás

se acerquen a los electrodos, en cambio mientras más se alejan, estas adquieren

una forma ovalada. En el punto medio entre los electrodos se obtiene una recta,

siendo esta la de 3V , exactamente la mitad del voltaje aplicado. A medida que se

va acercando al electrodo con 0V , estas lı́neas adquieren la misma forma que lasdel otro extremo, pero rodeando al electrodo.

Las lı́neas de campo adquieren aproximadamente las formas trazadas, ya que estas

deben ser siempre perpendiculares a las lı́neas equipotenciales, y deben ir del ánodo

(carga positiva), hacia el cátodo (carga negativa).

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5.2.4. Experimento 4: Efecto de un conductor en un campo eléctrico

Se trabajó con los puntos con el mismo potencial, obteniendo una diferencia en

cuanto a la distribución de los mismos, debido a la presencia del conductor en

45 aproximadamente de rotación (ver Figura (17)), con respecto al experimento

anterior. En verde están representadas las lı́neas de campo al ignorar la presencia

del conductor; y en grafito una aproximación de las lı́neas de campo teniendo en

cuenta al conductor en medio.


5.2.5. Experimento 5: Tormentas eléctricas

Realizando el mismo experimento con electrodos paralelos, pero con una barra

puntiaguda encastrada a electrodo con diferencia de potencial igual a cero, se tra-

bajó con los puntos equipotenciales uniéndolos, quedando una representación co-

mo el de la Figura (18), donde las lı́neas de campo se encuentran perpendiculares

a las lı́neas equipotenciales trazadas.

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En la primera parte cuando el interruptor abre el circuito, la lampara no se prende y

cuando el interruptor cierra el circuito la lampara se prende. En la segunda parte, al

intercambiar el lugar de la lampara y el interruptor ocurre exactamente lo mismo.

En la tercera parte, al reemplazar un módulo conector por un cable, este último

actúa como el módulo conector, en otras palabras, se convierte en un segmento de

circuito, cerrando ası́ dicho circuito.


Los resultados del experimento son mostrados en la Tabla[3]. Las mediciones de

voltaje son idénticas al voltaje aplicado. Se observó que una lampara de menor

voltaje brilla mas que una de mayor voltaje cuando se le aplica el mismo voltaje

como en el caso de la lampara de 4 V y 12 V con un voltaje de 6 V .

Cuadro 3: Experimento 3.2

U/ V U L / V

4 4

6 6

12 12


Al intercambiar el lugar del interruptor con los módulos, el circuito seguı́a fun-

cionando igual. En la Tabla [4] se puede observar como la corriente I es menor amenor voltaje y que se obtuvo resultados mas exactos cuando se utilizo una escala

menor en el amperı́metro.


Al observar la Tabla [5] es posible deducir que los metales acero y aluminio son

buenos conductores, el carbón también es un conductor pero en menor medida, por

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U/ V Rango de medidas I/ A

4 300 mA 45 mA

12 3 A 0,09 A

12 300 mA 93 mA

último el vidrio y PVC son buenos aislantes.


Material Lámpara mA

Acero Brilla un poco más 165

Aluminio Brilla 162

PVC Nada 0

Vidrio Nada 0

Carbón No Brilla 66


Como se observa en la Tabla [6] en un circuito en serie al usar dos baterı́as de signos

contrarios la tensión se duplica y la corriente aumenta, por lo que la lámpara estuvo

más brillante que con una sola baterı́a. Cuando las baterı́as son puestas conectadas

con los signos iguales juntos, la corriente y voltaje se hicieron 0. En el circuito en

paralelo, al utilizar dos baterı́as, la tensión y la corriente disminuyeron (ver Tabla

(7)) por lo que el lámpara brillo con menos intensidad.gc


Sin carga Bajo carga

U L / V U B / V I/ mA Lámpara esta iluminada

1 Baterı́a 1,37 1,37 165 Si

2 Baterı́as (+ a -) 2,81 2,81 222 Bastante

2 Baterı́as (+ a +) 0 0 0 No

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Cuadro 7: Experimento 3.5 b

Sin carga Bajo carga

U L / V U B / V I/ mA Lámpara esta iluminada

2 Baterı́as 1,38 1,33 150 Sı́ pero apenas


En este experimento se comprobó que el hierro es un buen conductor como los

otros metales ya que la lámpara llegó a encenderse. Una vez que ocurrió el corto

circuito la temperatura del hierro aumento en deması́a y este se quemó de formaligera.


En la primera parte, usando el capacitor de 470 µF se observó como en la posición

1 la lámpara no se prendı́a cuando el circuito estaba abierto o cerrado. Luego, en

la posición 2 ocurrió lo mismo. Luego al tener el circuito cerrado en la posici ón 1

y pasar directamente a la 2, el foco se prendió por un momento y luego se apagó.

En la segunda parte se repitió el experimento pero con un capacitor de 47 µF y seobservo que la lámpara se prend́ıa pero por un tiempo mucho menor. Este expe-

rimento indicó que el capacitor actúa como una fuente de energı́a cuando no esta

conectado a una baterı́a y se recarga cuando lo esta. También se puede deducir que

el capacitor de menos capacitancia almacena menos energı́a y por eso la lámpara

se prendı́a menos tiempo.


Al ver la Tabla [8] con los resultados de este experimento, es posible notar que

cuando se cierra el circuito de carga, el voltı́metro va subiendo gradualmente hasta

7.6 V , pero luego al cerrar el circuito de descarga, el volt́ımetro indica que va per-

diendo voltaje. Por último se puede observar en la Tabla [9] que con una resistencia

el mayor el capacitor toma mas tiempo en descargarse.

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Cuadro 8: Experimento 3.8 (a)

t/ s 0 10 20 30 40 50 60

Cargando: U C / V 0 3,2 5 6 6,7 7 7,3

Descargando: U C / V 7,3 5 3 1,5 1 0,6 0,4

Cuadro 9: Experimento 3.8 (b)

R/ kΩ C/ µ F t/ s τ / s

47 470 30 22,09

47 47 3,5 2,209

10 47 0,8 0,47

10 470 5,8 4,7

6. Evaluación


6.1.1. 1.1

1 Véase Figura (12).

2 Varı́a de forma lineal.


4 Varı́a de forma exponencial.

6.2. Potencial eléctrico y lineas equipotenciales


1 El electrodo de la izquierda posee un potencial de 0V mientras que el de la

derecha, 6V .

2 El campo eléctrico no realiza trabajo sobre esa carga, ya que el potencial eléctri-

co, y la energı́a potencial no cambian a medida que una carga de prueba se

traslada sobre un superficie equipotencial.

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3 La dirección de esta fuerza es perpendicular a las lı́neas quipotenciales debido

a que el campo eléctrico dentro del conductor es cero, pero justo afuera del

conductor debe ser perpendicular a la superficie en cada punto.

4 Con el experimento realizado se puede decir que estas lı́neas son equidistantes a

los electrodos.

5 Mientras más cercas estén las lı́neas equipotenciales unas de otras, mayor será la

magnitud de la fuerza eléctricas en esos puntos. En cuanto a la dirección, esta

es siempre perpendicular a cualquier lı́nea equipotencial.


1 El número de lı́neas equipotenciales se reduce y se duplica la distancia entre

ellas.

2 El campo es uniforme entre las placas.

3 El trabajo realizado serı́a de W ab = F ∗ d con signo positivo, ya que la fuerza

posee la misma dirección y sentido que el campo eléctrico. En caso de que

la carga se desplace sobre la lı́nea equipotencial, el trabajo es cero.

4 El voltaje entre dos puntos sobre cualquier lı́nea equipotencial es cero.

5 Por que el potencial eléctrico es la energı́a potencial por unidad de carga.

6 Cuando se reduce a la mitad el voltaje entre los electrodos, el campo el éctrico

también se reduce a la mitad ya que ambos son proporcionales a la carga.


1 Véase figura (16)

2 El campo eléctrico ya no es homogéneo porque ahora el tamaño de los electrodos

no es lo suficientemente grande comparado con la distancia, para conside-

rarlo como infinito.


1 Poseı́a 3V

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2 No lo afecta, ya que el conductor es equipotencial.

3 El campo eléctrico dentro del conductor es cero.

4 Las cargas negativas se alinearı́an en la superficie del conductor. El campo eléctri-

co será cero dentro del conductor, y perpendiculares a la superficie del mis-

mo.

5 Véase Figura (17). Comienzan del ánodo a la misma distancia debido a que son

tratados como cargas puntuales.

6 Porque si el campo tuviese una componente tangencial, entonces el campo eléctri-

co dentro del conductor no seria 0. Y las cargas podrı́an moverse en una espi-ra, realizar giros parciales en la superficie y dentro del conductor, volviendo

con un trabajo neto realizado.



2 Es de 3 V .

3 Con la punta, el patrón del campo es oblicuo a medida que más se acerca almismo.

4 La intensidad del campo eléctrico cerca de la punta va aumentando , hasta al-

canzar su mayor valor en la punta.

5 Las moléculas de aire se ionizan, y el aire se convierte en un conductor generan-

do una corriente de cargas libres en el aire hacia el suelo.

6 Los rayos buscan llegar a tierra, y al colocar sobre un rascacielos un objeto con

terminación puntiaguda, el caso de los pararrayos; estos en su punta poseen

una gran cantidad de carga de signo contrario, por lo que el rayo es atra ı́doal mismo y luego transferido a tierra mediante a alguna conexión a tierra;

evitando ası́ impactos directos a la tierra, y por supuesto a objetos o personas.

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1) Cuando el interruptor abre el circuito, no pasa corriente por lo que el foco no se

enciende. Ademas se puede ver que mientras el circuito este cerrado no importa el

orden del foco y el interruptor. Por último, si se reemplaza un conector de modulo

con un cable, este actúa igual que el módulo conector, cerrando ası́ el circuito.

2) Cable conector o conector de modulo, fuente de enerǵıa, aparato eléctrico (lámpa-

ra), interruptor.

3) Permitir el paso de la corriente en el circuito.

4) La corriente fluı́a cuando la lámpara estaba prendida.

5) La terminal positiva tiene un signo + y la negativa tiene un signo -.

6)Véase Figura (19)

Figura 19: Sı́mbolos de componentes eléctricos en el circuito


1) Que no es necesario sobrepasar el voltaje de los focos, ya que esto no genera

ningún beneficio. Tampoco es beneficioso alimentar al aparato con un voltaje me-

nor al que necesita ya que no trabaja de manera adecuada. Lo óptimo es alimentarlo

con el voltaje justo.

2) Que no existe diferencia entre los potenciales.

3) Hay que colocar el voltı́metro en paralelo al circuito, ya que este mide la dife-

rencia de potencial entre dos puntos y en serie esta diferencia siempre seria 0.

4) El voltı́metro debe estar en paralelo y nunca en serie al circuito que se desea

medir porque debe haber diferencia de potencial entre los puntos medidos por el

voltı́metro ya que de otra manera el voltı́metro siempre marcara 0.

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1) El amperı́metro se conecta en serie porque la intensidad de corriente es la canti-

dad de electrones que fluyen por el conductor, por lo que el amperı́metro debe ser

como una extensión de este y ası́ medir cuantos electrones pasan a través de él.

2a) Los valores cambian un poco a pesar de que nada en el circuito cambio debido

a la diferencia en la escala en la que se utilizó el amperı́metro, el valor obtenido

con la medición en la escala de los 300 mA es más exacta porque esta escala es

más pequeña y exacta para las corrientes menores a 300 mA.

2b) La regla que se puede obtener es utilizar la escala más pequeña y exacta posiblepara realizar las mediciones con mayor exactitud.

3) Para medir la corriente se debe considerar que el amperı́metro debe estar en

serie con la corriente que se desea medir. Otro punto a tomar en cuenta es la escala

a utilizar en el amperı́metro, para que la medición sea exacta la escala debe de ser

lo más pequeña y exacta posible.


1) Los materiales conductores son los metales utilizados: aluminio y acero.

2) Los materiales aislantes son el vidrio y PVC.

4) En los cables, el material externo debe ser un aislante para evitar ser electrocu-

tado.


1) Cuando dos baterı́as se conectan en serie, la tensión se duplica.

2) La tensión en el circuito en serie es igual a la suma de las tensiones de cada

baterı́a. Por eso al haber dos, el voltaje se duplicó.

3) Porque al tener las terminales de la misma polaridad conectados uno a otro la

diferencia de potencial entre las baterı́as es igual a 0.

4) El voltaje total sin carga es igual al voltaje total con carga.

5) El circuito en serie mantuvo su voltaje.

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1) Porque la corriente fue mayor a la que el cable podı́a contener y su temperatura

comenzó a elevarse hasta el punto de quemarse.

2) Es cuando ocurre una elevación muy repentina de corriente y termina en un

aumento excesivo de temperatura en el componente.

3) Esa medida de seguridad se utiliza para cubrir el cable conductor con un material

aislante para no permitir el paso de corriente.


1) La lampara no se prendió en ninguno de los dos casos.

2) En la posición 2 el capacitor se vuelve la fuente de tension y la lampara se prende

durante un corto tiempo.

3) En la posición 1 el capacitor se carga y en la posición 2 este se vuelve la fuen-

te tensión y hace que la lampara funcione por un pequeño momento ya que este

capacitor tiene una capacitancia muy pequeña.

4) Los capacitores utilizados utilizan capacitancias relativamente pequeñas por lo

que no pueden almacenar demasiada energı́a.


1)Véase Figura (20).

2)En el proceso de carga, la velocidad de carga va disminuyendo de forma expo-

nencial.

7. Conclusión

Mediante la serie de experimentos realizados en esta práctica fue posible compren-

der y comprobar conceptos teóricos desarrollados en clase, como qué ocurre con

el campo eléctrico entre dos placas paralelas al relacionar con la distancia que las

separa y la tensión que se le aplica; mientras más se separen las placas, el campo

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Figura 20: Carga y descarga (V) vs Tiempo (s)

eléctrico entre ellas va a ir disminuyendo potencialmente y va dejando de consi-

derarse uniforme. Si la distancia permanece constante, mientras más tensión se le

aplique, mayor será el campo eléctrico, debido a su relación lineal.

En cuanto al potencial eléctrico, aquellas regiones donde adquiere el mismo valor

son llamadas superficies equipotenciales. La relación que poseen con las lı́neas de

campo es que estas lı́neas son siempre perpendiculares a las lı́neas equipotenciales.

Las equipotenciales dependen de la geometrı́a del electrodo, ya que las lı́neas de

campo son perpendiculares a la superficie del conductor, cambiando ası́ la distri-

bución de puntos equipotenciales.

En cuanto a los circuitos y capacitores, se puede concluir que se logró determinar

las tensiones y corrientes en circuitos en serie y paralelo. También se logró analizar

que sucede cuando se adiciona un capacitor en un circuito de corriente directa.

Además se logró de forma satisfactoria determinar la curva de carga y descarga

de un capacitor. Por último se pudo establecer la relación entre la resistencia y

capacitancia con relación al tiempo de carga y descarga de un capacitor.

8. Bibliograf ́ıa

Sears, F. W., Zemansky, M., Young, H. D., and Freedman, R. A. (2004). Fı́sica

universitaria vol. 1.

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A. Deducción de f ́ormulas

A.1. Disminución exponencial del campo eléctrico.

Tomando la ecuación que relaciona a la tensión con el campo eléctrico en placas

paralelas se tiene:

V = E ∗ d

Donde V es la tensión constante aplicada a las placas y d la separación de las

mismas; si E es reemplazada por la ecuación (2):

V =

k ∗q

r2

∗ d

Al aumentar d, para que se cumpla la ecuación debe disminuir E , como la carga q

y la constante k permanecen iguales, lo que varı́a es r ya que la distancia entre la

carga y un punto dado aumenta. Al hacerlo, esta es elevada al cuadrado y como se

encuentra en el denominador, el valor de E disminuye de manera exponencial.

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