Informe campo y potencial electrico

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

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CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

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CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

1. OBJETIVOS

• Verificar la existencia de líneas de campo eléctrico en el interior de un condensador de placas paralelas.
• Determinar la relación funcional entre la fuerza eléctrica y el campo eléctrico.
• Encontrar el valor de la carga eléctrica q.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

Campo eléctrico, es un ente físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza mecánica [pic 5] dada por la siguiente ecuación:

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Calculo de la fuerza 1eléctrica

Con la balanza de torsión se puede determinar la fuerza que una carga eléctrica experimenta, en el equilibrio el torque neto en la balanza de torsión es:

= 0[pic 7]

La fuerza eléctrica produce un torque que es contrarrestado por el torque de restitución en el alambre:

Fb – k = 0[pic 8]

Donde F es la fuerza eléctrica, b es el brazo, k la constante de torsión y  el ángulo torcido.[pic 9]

A partir del péndulo de torsión, la constante k es:

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Y el momento de inercia en la varilla con eje que pasa el centro de masa es:

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Y despejando fuerza se la ecuación Fb – k = 0 se tiene:[pic 12]

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Calculo del campo eléctrico

El campo eléctrico está relacionado con el potencial eléctrico por:

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y para el caso del capacitor de placas paralelas, la ecuación anterior se reduce a:

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Donde V es la diferencia de potencial (voltaje), y d es la distancia de separación entre las placas y se despejando se tiene:

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1. MATERIALES

• Balanza de torsión, varilla metálica
• Balanza digital, cronómetros, calibrador vernier
• Condensador de placas paralelas circular
• Paleta (carga puntual)
• Fuente de alta tensión
• Kilo-voltímetro analógico
• Pantalla con escala graduada
• Lámpara con lente condensador
• Condensador 220 V a 6 V
• Soporte de altura variable y soporte universal
• 2 resistores de 100 M
• Vaso de precipitación de 500 ml

1.  PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Verificación del Campo eléctrico

1. Primeramente se procedió a cargar la paleta a utilizar en el punto b.
2. La misma se cargó mediante la conexión de uno de los bornes a tierra, esto una vez armado el equipo de manera previa claro está.
3. Si bien cada conexión poseía resistores para evitar daño en el equipo, se tuvo el cuidado necesario de provocar un corto circuito, para el cargado de la paleta se conectó el borne negativo a tierra, si bien en laboratorio no se cuenta con un aterramiento, que de la manera correcta se realizaría con una barrila introducida, la conexión se la hizo mediante la instalación de agua, con las tuberías de la misma. (Cabe recalcar que ambas conexiones tanto positiva como negativa, estaba conectada con un resistor de una elevada cifra para evitar cualquier eventualidad)
4. La paleta además de estar cargada de forma positiva al habar solo una corriente continua en el equipo, se requiere un toque con una varilla especial, la misma no debe tocar bajo ninguna circunstancia.
5. Una vez cargada los bornes vuelven a la condición inicial conectados respectivamente a su posición.

1. Determinación de la carga eléctrica

1.  Primeramente se procedió a medir la varilla en cuestión que daría las oscilaciones.( Tanto masa como longitud)
2. Posteriormente se procedió a medir el brazo de la paleta (Esto claro está, se debió realizar previo al paso a. tanto esta como todas las mediciones pertinentes).
3. Se midió el tiempo de oscilación de la varilla para el cálculo de la constante de torsión y su respectivo error.
4. Luego, se procedió a armar el equipo adecuadamente, tanto la distancia como las nivelaciones, para la incidencia de luz sobre la regleta.
5. Se procedió a terminar el armado del equipo de la Figura adjunta.

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1. Posteriormente se procedió a prender el voltímetro para, así poder incrementar el voltaje y realizar las medidas de los cambios en los desplazamientos de luz incidida sobre la regleta.
2. Llenar los datos de distancia y de voltaje para la tabla de registro de datos.

1.  REGISTRO DE DATOS

1. Escribir los resultados de las siguientes mediciones

1. Longitud de la varilla

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1. Masa de la varilla

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1. Separación d entre las placas del capacitor

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1. Separación de la pantalla y el espejo

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1. El valor del periodo

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