Lineas de campo eléctrico

Líneas De Campo Eléctrico

Quijano Acosta Jonathan., Castro Bairon., Peña Bernal Johan.

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Facultad Tecnologica - Tecnologia en Electronica

Abstract

In this laboratory, we will seeks to demonstrate how the electric field lines act based on the theory previously acquired. Now, different configurations will be used to observe how the electric field behaves depending on the material shape by which it is dissipated.

Palabras Claves: Campo Eléctrico, Cargas, Protón, Electrón, líneas de campo.

          I. Introducción.

Según conceptos fundamentales vistos en clase de física de magnetismo tales como: Campo eléctrico y dipolos, se realiza este laboratorio con el fin de generar y observar el campo eléctrico que transmite la máquina de Van der Graff a dos placas (electrodos) los cuales generan unas líneas de fuerza sobre un soporte acrílico que previamente se  le vierte aceite y semillas con las cuales se puede observar cómo se forman las líneas de fuerzas generadas entre los electrodos. A fin de estudiar la formación de líneas de campo eléctrico en diferentes situaciones y observar lo que sucede en las cercanías de  las cargas(electrodos).  

          II. Marco Teórico.

Antes de exponer el desarrollo de este laboratorio es importante definir algunos conceptos para tener un análisis verídico y contextualizar al lector acerca de lo que ocurre en cada situación, los que son:

Campo eléctrico:

El campo eléctrico “E” es una cantidad vectorial que existe en todo un punto del espacio se puede representar como se muestra en la figura 1. El campo eléctrico en una posición indica la fuerza que actuaría sobre una carga puntual positiva unitaria si estuviera en esa posición. [1]

Líneas De Campo:

Si tenemos una carga Q1 y una carga  Q2   una sufre en presencia de la otra una fuerza electrostática, si pensamos en quitar la carga de prueba en este caso Q1 tenemos que Q2 sigue perturbando en torno en el espacio a lo que se denomina un campo eléctrico. Dicho lo anterior,  las líneas de campo son líneas imaginarias que nos da referencia de cómo cambia un campo eléctrico según varía su posición.  [1]

[pic 1]

Figura 1. Líneas de Campo

Dipolo Eléctrico

El dipolo eléctrico se compone de dos cargas de diferente polaridad pero de igual magnitud. Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante este se polariza dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorientan en la dirección del campo disminuyendo la intensidad de este.

Protón

Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva y una masa 1.836 veces superior a la de un electrón. Si bien es cierto el protón tiene una carga eléctrica de y una masa de kg estos datos son fundamentales al momento de trabajar con las magnitudes de la fuerza eléctrica.[pic 2][pic 3]

Electrón

Se conoce como electrón a la partícula elemental más ligera que constituye a los átomos y que presenta la mínima carga posible de electricidad negativa. Los electrones definen las atracciones entre átomos y generan, a través de su movimiento, corriente eléctrica en la mayoría de sus metales. Pese a que los electrones suelen formar parte de los átomos, existen electrones que forman haces en el vacío o que se trasladan de forma independiente por la materia. Si los electrones se desplazan por fuera del átomo, pueden formar corriente eléctrica. Cabe destacar que la masa del electrón es  y que la carga del electrón es una unidad natural de carga la cual tiene una equivalencia de . Se puede apreciar en la figura número dos la forma más usual de encontrar un electrón en los libros.[2][pic 4][pic 5]

[pic 6]

Figura 2. Composición de un Electrón

Dieléctrico

Se denomina dieléctrico a un material cuya capacidad de conducción eléctrica es muy baja. De acuerdo a lo anterior, se puede decir que un dieléctrico es un material aislante, se tiene que dicho material tiene la capacidad de formar dipolos eléctricos esto bajo la acción de un campo eléctrico. Por ejemplo, podemos considerar el vidrio, la cerámica, la goma, la madera, la porcelana, entre otros.

Si pensamos en las aplicaciones de un dieléctrico el  caso más conocido por nosotros los electrónicos es el del condensador que está formado por capas de aluminio (conductoras) separadas a cierta distancia creando un campo eléctrico una capa está cubierta por una aislante de óxido y un papel empapado en electrolito.

La tira  aislada por el óxido es el ánodo, mientras el líquido electrolítico y la segunda tira actúan como cátodo. Estas capas se enrollan sobre sí mismas ajustadas con dos conectores pin y se encaja en un cilindro de aluminio. Se sabe que el aumento en la capacidad eléctrica en el condensador está dado por la distancia entre las placas o las capas y entre más cerca estén mayor será su capacitancia. Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de ruptura .   [3]

[pic 7]

Figura 3. Dieléctrico

Maquina de Van der Graff

El generador de Van de Graaff, es un aparato electrostático creado por Robert Van de Graaff y que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca.[4]

[pic 8]

Figura 4. Maquina de Van der Graff

III. Procedimiento Experimental

1. Coloca una placa en el soporte acrílico. Coloca un poco de aceite suficiente para cubrir la placa¿ Cual es la funcion del aceite ? Explica.
2. Coloca los electrodos en los orificios del soporte acrílico y asegurate de que este bien colocados en el centro marcado de las placas  
3. Esparce un poco de semillas sobre el aceite de la placa
4. Conecta los electrodos con los caimanes a los electrodos de la máquina de Van der Graff
5. Prende la maquina de Van der Graff ¿ que observa?
6. Cambia la placa. Antes de quitar la placa desconecta los caimanes
7. Realizar un diagrama para cada placa en el que se muestre el acomodo de las líneas de campo.

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

1. Explicar el funcionamiento de la máquina de Van der Graff.

El generador consiste en una cinta transportadora de material aislante motorizada, que transporta carga a un terminal hueco. La carga es depositada en la esfera por inducción en la cinta, ya que la varilla metálica o peine está muy próxima a la cinta pero no en contacto. La carga, transportada por la cinta, pasa al terminal esférico nulo por medio de otro peine o varilla metálica que se encarga de producir energía; esto hace que las partículas de energía que se encuentran dentro de la esfera al hacer contacto con otro cuerpo similar (que produzca energía) absorbe aquella produciendo estática en el cuero capilar u otro objeto que esté en contacto directo.

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