Practica # 4 “Campo y potencial eléctrico”

[pic 1]Instituto Politécnico Nacional[pic 2]

Escuela superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacán

Practica # 4

“CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO”

[pic 3][pic 4]

Integrantes:[pic 5]

• Gallardo Azuara Miguel Ángel[pic 6]
• García Sierra Issac Alejandro
• Hernández Rodríguez Fernando
• Trejo Meza Fernando[pic 7]

Grupo: 2MM33[pic 8]

Docente: Andonegui Sánchez Rubén

Asignatura: Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

Ciclo Escolar: 2022-23

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Objetivo ………………………………………………………………………………….3

Introducción ……………………………………………………………………………..3

Marco Teórico……………………………………………………………………………3

Materiales…………………………………………………………………………………7

Desarrollo…………………………………………………………………………………7

Resultados

        Tabla de Resultados………………………………………………………………8

Observaciones…………………………………………………………………….9

Conclusión…………………………………………………………………………………9

Bibliografía …………………………………………………………………………..…..10

Objetivo

Medir el campo eléctrico entre dos placas paralelas, teniendo como valor de error relativo de

Introducción

El campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas, ya sea que tengan la misma carga se repelan, o en caso contrario, estás se atraerán. Estos campos eléctricos pueden ser consecuencia de la presencia de cargas eléctricas, o bien de campos magnéticos variables.

Marco teórico.

Campo eléctrico.

Dos cuerpos cargados positivamente,  y , entre los cuales existe una fuerza eléctrica de repulsión, . Esta fuerza es del tipo acción a distancia y se manifiesta sin que exista ninguna conexión material entre  y . Nadie sabe por qué es esto posible; es un hecho experimental que los cuerpos cargados se comportan de este modo. Es útil, sin embargo, imaginar que cada uno de los cuerpos cargados modifica las propiedades del espacio que lo rodea, de manera que estas resultan de algún modo diferentes de las que tenía dicho espacio cando no estaban presentes los cuerpos cargados.[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

La comprobación experimental de la existencia de un campo eléctrico en un punto cualquiera consiste simplemente en colocar un cuerpo cargado en dicho punto, cuerpo que se denomina carga de prueba. Si se ejerce una fuerza (de origen eléctrico) sobre la carga de prueba, existe un campo eléctrico en el punto.

      Se dice que existe un campo eléctrico en un punto si sobre un cuerpo cargado colocado en dicho punto se ejerce una fuerza de origen eléctrico. 

Dado que la fuerza es una magnitud vectorial, el campo eléctrico es un campo de vectores cuyas propiedades quedan determinadas si se especifican el valor (módulo). La dirección y el sentido de una fuerza eléctrica. La intensidad  del campo eléctrico en un punto se define como el cociente obtenido al dividir la fuerza , que actúa sobre una carga de prueba positiva, por el valor  de esta carga. Así,[pic 15][pic 16][pic 17]

,[pic 18]

Y la dirección y sentido de , son los de . Se deduce de ello que[pic 19][pic 20]

,[pic 21]

De modo que la fuerza sobre una carga negativa, tal como un electrón, tiene sentido opuesto al campo eléctrico.

En el sistema MISK, en el cual la unidad de fuerza es 1 n y la de carga 1 coul, la unidad de intensidad del campo eléctrico es 1 newton por coulombio.

La intensidad del campo eléctrico en el punto  de la figura 1 (b), se refiere a la creada por una distribución simétrica de carga sobre el cuerpo . Si se intenta medir la intensidad colocando un cuerpo cargado   en el punto , el campo creado por   actúa sobre las cargas libres de , dando lugar a que la distribución de carga sobre , cuando   está en el punto , no sea simétrica, sino que exista una acumulación de carga positiva sobre la superficie izquierda . (La distribución de carga de  queda también afectada por el campo .) Esto es, la introducción de la carga de prueba  en el punto  altera la verdadera magnitud que se trata de medir. Sin embargo, mientras menor sea la carga de , tanto menos se perturbará la distribución simétrica de carga de , y así la definición precisa de intensidad en un punto en el espacio es el valor límite de la fuerza por unidad de carga sobre una carga de prueba  colocada en el punto, cuando esta carga  tiende a cero:[pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39]

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Si existe un campo eléctrico dentro de un conductor, se ejercerá una fuerza sobre cada carga de este, y se denomina corriente al movimiento de las cargas libres producido por dicha fuerza. Inversamente, si no existe corriente en un conductor, y no hay, por tanto, movimiento de sus cargas libres, el campo eléctrico en el conductor es nulo.

Potencial Eléctrico.

Una carga eléctrica colocada en un campo eléctrico tiene energía potencial debido a su interacción en el campo. El potencial eléctrico en un punto se define como la energía potencial por unidad de carga colocada en dicho punto. Designando el potencial eléctrico por  y la energía potencial de una carga  por , tenemos [pic 43][pic 44][pic 45]

  ó  [pic 46][pic 47]

El potencial eléctrico se mide en joule/coulomb o , unidad que recibe el nombre de , abreviado , en honor del científico Italiano Alejandro Volta (1745-1827). En función de las unidades fundamentales, .[pic 48][pic 49][pic 50][pic 51]

Para comprender esto, es necesario observar la siguiente figura:

[pic 52]

La partícula está tratando de acercarse a la ; debido a que ambas presentan la misma carga, hay una fuerza de repulsión. La fuerza que pretende acercar a la partícula es externa, y además presentará el resultado de 0. Esto significa que, en la ubicación de la partícula  su aceleración es igualmente 0 –recordando que , y considerando que la partícula tiene masa, no hay opción distinta a que la aceleración sea 0-, lo que implica que la velocidad de la partícula en este punto es constante. Se puede entonces afirmar que el potencial eléctrico es la energía que esta almacenada en la partícula  en dicho punto.[pic 53][pic 54][pic 55][pic 56][pic 57]

Este principio de potencial eléctrico se define como “una magnitud escalar cuyo valor mide el trabajo realizado sobre cada unidad de carga positiva para desplazarla  desde el infinito hasta un punto  que se encuentra influenciado por un campo eléctrico”.^[1][pic 58]

Utilizaremos el concepto de trabajo, que es un fenómeno físico donde se aplica una fuerza durante cierta distancia; en este caso, el potencial eléctrico será un fenómeno físico donde se producirá dentro de un campo que se evidenciará en una distancia determinada:

[pic 59]

Donde:

: Potencial eléctrico en el punto  definido en Joules/Coulomb.[pic 60][pic 61]

: trabajo realizado sobre la partícula desde el infinito hasta el punto  definido en      Joules.[pic 62][pic 63]

: carga eléctrica definida en Coulomb.[pic 64]

Aunque en la definición, el trabajo ejercido se considera desde una posición infinita, es posible realizar el cálculo en una posición puntual recurriendo a la siguiente expresión:

[pic 65]

Donde:

: potencial eléctrico en el punto  definido en Joules/ Coulomb.[pic 66][pic 67]

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