CAMPO ELECTRICO Y POTENCIAL

CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

1. RESUMEN

Se desea determinar la relación funcional entre el Campo Eléctrico “E” y el Potencial Eléctrico “V” entre placas de un condensador de placas paralelas, también se desea comprobar que la Fuerza ejercida “F” sobre una carga “q” es proporcional al Campo Eléctrico “E”.

Mediante la relación , se pudo calcular los valores que asumía el Campo Eléctrico “E”, con una distancia constante “d” entre las placas del condensador, y variando el Potencial Eléctrico “V” a través de una fuente de alta tensión, donde el potencial eléctrico fue medido con un voltímetro electrostático. Posteriormente se utilizó una escala graduada y una lámpara con lente condensador, para poder determinar la relación V = f (θ) y de esta forma obtener el valor de la carga q y posteriormente obtener la relación F = f (E).

Una vez realizado el cálculo, se obtuvo la relación funcional entre el Campo Eléctrico E y el Potencial Eléctrico V: E = 25*V. También se obtuvo la relación funcional entre la Fuerza F y el Campo Eléctrico E: F = 0.3318 x 10-6*E.

2. OBJETIVO

1 Trazar las líneas de Campo Eléctrico por un condensador de placas paralelas

2 Determinar la relación funcional entre el campo eléctrico E y el potencial V eléctrico entre placas de un condensador de placas paralelas.

E = f (V) con d = ctte.

3 Verificar que la fuerza ejercida F sobre una carga q es proporcional a E.

F α E

3. FUNDAMENTO TEORICO.-

La interacción entre una carga puntual y un campo eléctrico viene dada por la expresión

F = q E (1)

Donde F es la fuerza de interacción, q la carga puntual E el campo eléctrico.

Para verificar la relación (1) es necesario medir la fuerza F por un lado y por otro lado el campo eléctrico E

La fuerza eléctrica F sobre la carga se mide por medio de una balanza de torsión en la que se verifica la siguiente relación en el equilibrio.

∑ Toques = 0

En el equilibrio, tenemos que la sumatoria de torques en la balanza de torsión debe ser cero, por lo que el troqué de la fuerza eléctrica F se compensa con el troqué del hilo de la balanza, bajo estas circunstancias se verifica que.

Fb - kӨ = 0

Donde F es la fuerza, b es el brazo, la constante de torcion y Ө el Angulo de desviación.

El campo eléctrico se mide por medio del volumen electroestático a través de la relación:

V = Ed (solo para placas paralelas)

De este modo la fuerza eléctrica esta dada por.

F = kӨ

b

y el campo eléctrico

E = V

d

4.Materiales y Montaje Experimental

Se utilizó el siguiente equipo y/o material:

• Una Balanza de torsión.

• Un Capacitor de Placas Paralelas.

• Una Fuente de Alta tensión.

• Un Voltímetro Electrostático.

• Una Escala Graduada.

• Una Lámpara con Lente Condensador.

• Un Transformador 220/6 V.

• Un Soporte de Altura Variable.

• Un Soporte Universal.

• Dos resistores de 100 MΩ.

• Cables.

Diagrama

A1 y A2 placas conductoras paralelas sometidas a una Diferencia de Potencial V.

q Carga puntual colocada en una cuchara sobre la balanza de torsión

5. REGISTRO DE DATOS

a) Pegando en una de las placas pedacitos de papel se puede observar que estos se orientan según las líneas del campo eléctrico entre las placas paralelas.

b) Para determinar la relación funcional entre F y E debe llenar la tabla 1, y luego graficar F Vs. E. A partir de la grafica hallar la relación funcional que mejor se ajuste a los datos.

Brazo de la paleta (b = 4.85m)

b1=0.0102m

b2=0.0144m

b = b1(b2-b1)/2

b =4.85m

La separación entre placas d = 0.04m

Distancia del espejo a la regla L= 0.073m

Determine el valor de la constante de torsión haciendo oscilar libremente una varilla en la balanza de torsión por medio de la relación:

I = Momento de inercia de la varilla

T = Periodo de de oscilación

Momento de inercia de la varilla:

Entonces:

Periodo de oscilación:

10 oscilaciones en 45.45 segundos, entonces

Entonces el valor de la constante de torsión es:

Nm

F = K Ө : Ө = 1 tg-1( S ) : b = Y - X

b 2 L 2

k = constante de torsión

b = brazo de la paleta

S = distancia que barre el rayo de la luz en la regla

L = distancia regla espejo

TABLA Nro. 1

S [m] Ө [rad] F [N] V [v] E[v/m]

0.025 9.71 108711 1000 25000

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