Campo Electrico Y Potencial Electrostatico

Objetivos.

Visualizar y analizar experimentalmente líneas de campo eléctrico formadas por dos placas paralelas y dos anillos concéntricos.

Medir potenciales eléctricos entre placas paralelas y encontrar las líneas equipotenciales.

Graficar de potencial versus posición y obtener la función campo eléctrico.

Fundamentos Teóricos.

Campo eléctrico (E): Se origina por una carga puntual o una distribución de cargas. Origina efectos en el espacio generando fuerzas eléctricas en otras cargas a las cuales incida. El campo eléctrico es un vector con unidades de medidas newton/coulomb (N/C)

Líneas de campo eléctrico: Son líneas vectoriales que ayudan a entender el comportamiento del campo eléctrico. Son proporcionales a la magnitud de campo eléctrico y van de positivo a negativo.

-El campo eléctrico se puede determinar experimentalmente haciendo mediciones de los valores del potencial en distintos puntos del espacio. Una vez conocida la función potencial en una cierta región de espacio es posible determinar las líneas equipotenciales y, a partir de éstas, el campo eléctrico, calculando el gradiente de la función potencial:

 es el gradiente definido por:

(operador vectorial)

Ecuaciones.

Líneas de campo eléctrico:

Materiales.

Fuente de corriente continua.

Cables conductores.

Multitester.

Papel milimetrado.

recipiente rectangular con agua.

placas conductoras planas y circunferenciales.

1- 2- 3- 4-

5- 6-

Primera Actividad. Calcular campo eléctrico en placas paralelas y estudiar su comportamiento.

Procedimiento:

-Se empieza con el armado del montaje experimental, del circuito de la figura. El voltaje aplicado por la fuente de energía será de 10 V. Se conectan las placas a la fuente de poder y el voltímetro en el extremo negativo y el extremo positivo medirá el potencial en el agua dentro del recipiente en distintas distancias r de negativo a positivo, con el objetivo de encontrar la relación funcional del campo eléctrico y derivar sus componentes en función de r y así obtener su modulo. Posteriormente, se procederá en buscar un eje central entre las placas y paralelos a estas placas. Este eje será nuestra superficie equipotencial donde mediremos potenciales a lo largo del eje y comprobar si los potenciales son iguales, como así lo indica la teoría. La relación de esta última actividad debiera ser una recta constante. A continuación el montaje del circuito experimental:

Datos:

-A continuación, la tabla de voltajes medidos, de negativo a positivo, y la distancia a la cual fueron aplicadas respecto de la placa positiva.

Potencial (V) Distancia (cm) ± 0,05 (cm)

1,09 0,3

1,54 1,0

2,15 2,0

2,76 3,0

3,39 4,0

3,96 5,0

4,56 6,0

5,15 7,0

5,75 8,0

6,36 9,0

6,94 10,0

7,60 11,0

8,22 12,0

9,00 13,0

9,65 13,8

Gráfico:

Potencial eléctrico vs Distancia

Ecuación de la recta: y = 0,6184x + 0,875

Relación funcional entre potencial eléctrico V y distancia X: V = 0,6184X + 0,875

Pendiente: 0,6184

R2: 0,9989

Para calcular el campo eléctrico de las placas paralelas se utiliza la siguiente fórmula:

En donde se deriva la ecuación obtenida anteriormente del gráfico y se despeja la pendiente.

-A continuación, la tabla con los voltajes medidos en la superficie equidistantes en 7 cm. a cada placa. Las distancias medidas son de izquierda a derecha recorriendo una longitud similar al largo de las placas.

Potencial (V) Distancia (cm) ± 0,05 (cm)

5,06 0

5,08 2

5,14 4

5,18 6

5,24 8

5,30 10

5,38 12

5,39 14

Conclusiones Físicas.

-La experiencia muestra como el potencial aumenta, en función de la distancia r, de la placa negativa a la positiva. Vemos como afecta la distancia en el potencial en una zona aproximadamente uniforme (agua) y comprobamos, con un pequeño rango de de variación, que el voltaje en un campo eléctrico es constante a una distancia constante de la cada placa. Las fuentes de error en esta experiencia fueron las siguientes; la precisión del observador al medir el potencial a una distancia determinada, ya que, esta era medida mirando una hoja de papel milimetrado bajo el recipiente, lo

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