Análisis del comportamiento del campo eléctrico y medición de la fuerza eléctrica

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Análisis del comportamiento del campo eléctrico y medición de la fuerza eléctrica

Blanco Herrera, Julieth Paola1.

Martínez Poveda, Viviana2.

Castro Callejas, Andrés3.

1Ingeniería de Sistemas, Universidad Uniminuto. Bogotá-Colombia

2Ingeniería de Sistemas, Universidad Uniminuto. Bogotá-Colombia

3Ingeniería de Sistemas, Universidad Uniminuto. Bogotá-Colombia

*correo electrónico: julieth.blanco@uniminuto.edu.co

*correo electrónico: viviana.martinez@uniminuto.edu.co

*correo electrónico: acastrocall@uniminuto.edu.co

Resumen – En la práctica se midió el campo eléctrico y se calculó la magnitud de la fuerza, para esto se utilizó un simulador llamado PHET en el que se colocó una carga positiva en el centro y un sensor a ciertas distancias de la carga con ángulos de 45° y 20° con el fin de medir la distancia entre la carga y el sensor. Así mismo, se halló la magnitud de la fuerza multiplicando la magnitud del campo eléctrico cuyos valores los dio la simulación con una carga de -1nC. Todo esto dio como resultado tres gráficas en las que se evidencia la relación potencial entre las variables, así como las líneas de tendencia y las ecuaciones de dichos gráficos.

Palabras claves: Campo eléctrico, fuerza eléctrica, carga.

1. introducción

 Este documento se realizó teniendo en cuenta una práctica de laboratorio sobre campo eléctrico y fuerza eléctrica. Esta práctica se ejecutó en el simulador PHET.  Para esto se tuvo en cuenta que un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas donde el flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo [1]. También se tuvo en cuenta el concepto de fuerza eléctrica la cual es la que tiene lugar entre cargas eléctricas [2]. Así mismo, la definición de carga la cual es la propiedad de determinadas partículas subatómicas que se produce cuando se relacionan unas con otras [3]. Por último, se tuvo en cuenta K que es una constante de proporcionalidad y depende del medio en el que se encuentran las cargas [4].

El documento se divide en 5 secciones las cuales son esta sección, la sección II donde se encontraran materiales y métodos, luego la sección III donde se ubica resultados y discusión, después la sección IV que refleja las conclusiones y la sección V donde están las referencias.

1. materiales y métodos

1. Se realizó una simulación online en PHET donde se ubicó una carga positiva en el centro de la pantalla la que generó una gran cantidad de  líneas de campo, en esta simulación se activaron todas las opciones de la ventana superior derecha a excepción de la opción de voltaje. Luego, se eligió una línea del campo teniendo en cuenta un ángulo de 45° en la que se colocó un sensor a una distancia de la carga. Posterior a esto se ubicó el flexómetro sobre la carga y se haló la cinta métrica hasta el sensor, en este procedimiento se observó la magnitud del campo eléctrico, el ángulo respecto al eje horizontal y el valor de la distancia. Los datos obtenidos de la simulación se registraron en una tabla para ser graficados, sacarle su respectiva ecuación y la línea de tendencia potencial.

2. En el segundo procedimiento también se tomó una  línea del campo teniendo en cuenta un ángulo de 20° en la que se colocó un sensor a una distancia de la carga. Posterior a esto se ubicó el flexómetro sobre la carga y se haló la cinta métrica hasta el sensor, en este procedimiento se observó la magnitud del campo eléctrico, el ángulo respecto al eje horizontal y el valor de la distancia. Los datos obtenidos de esta simulación se registraron en una tabla para ser graficados para sacarle su respectiva ecuación y la línea de tendencia potencial.

3.  En el tercer procedimiento se consideraron los valores obtenidos de campo eléctrico en la tabla 1 para calcular la magnitud de la fuerza que experimentó una carga negativa de -1 nC que se ubicó en cada una de las distancias medidas respecto a la carga original. Teniendo en cuenta lo anterior, se multiplicó la magnitud del campo eléctrico con la carga lo que dio como resultado la magnitud de la fuerza. Del mismo modo, se graficó, se agregó la línea de tendencia y la ecuación del gráfico.

A. Simulación PHET.

Los materiales utilizados para la simulación se  presentan a continuación.

• Primer ítem

             Carga positiva.

             Flexómetro.

             Sensor

• Segundo ítem

             Carga positiva.

             Flexómetro.

             Sensor

1. Resultados y discusión

En esta sección se presentan las gráficas relacionadas con los resultados obtenidos en la práctica experimental  producto de la simulación.

En la gráfica 1 se presenta la relación potencial entre el campo eléctrico y la distancia.

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Gráfica 1.  Relación entre el campo elétrico y la distancia con ángulo de 45°.

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