Practica Electromagnetismo

.: I N T R O D U C C I Ó N :.

En esta practica podremos dectectar la existencia de un campo eléctrico alrededor de un objeto electrizado, además de que tendremos que buscar la teoría y conceptos necesarios para que pueda realizar los cálculos correspondientes, también podrá observará paso a paso cada uno de los cálculos y las graficas de los datos utilizados.

Tenemos que tener en cuanta que los electrones no se crean ni se destruyen, sino que simplemente se transfieren de un material a otro, ocasionando en todos los casos un campo o una nube imaginaria de electrones alrededor del objeto que se pueden representar gráficamente a través de líneas de carga. Al existir un campo eléctrico este presenta un potencial el cual es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica (ley de Coulomb) para mover una carga positiva q desde el infinito.

La materia interactúa en base a los siguientes dos principios en el que nos dicen que cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen. A su vez las cargas pueden interactuar de de manera directa cuando la materia se junta debido a que existe un contacto directo entre ellas, lo cual provoca que exista una transferencia de la carga. Y de manera indirecta que en este caso la materia no se junta de ninguna forma, pero sin embargo se provoca una inducción de carga.

.: D E S A R R O L L O :.

Esta práctica se divide en tres partes:

1ª parte. “Detección del campo eléctrico indirectamente”.

Primero conectamos la esfera hueca a la terminal positiva del generador electrostático y lo activamos a su máximo.

Con el electroscopio verificamos que la esfera hueca este electrizada. Acercamos el péndulo electrostático a la esfera hueca, sin que la esfera de esta toque la esfera hueca. Como la esfera es de metal al electrizarla la carga se distribuyo en l toda la esfera al acercarle el electroscopio este se electrizaba por inducción y se separaban las laminitas pues presentaban un mismo tipo de cargas, pero este fenómeno físico solo duraba unos cuanto minutos pues como la esfera del electroscopio esta conectada al ambiente las cargas de esta se van al aire. Al repetir la instrucción anterior en puntos radialmente simétricos a la esfera hueca observábamos el mismo fenómeno.

Acercamos nuevamente el péndulo electrostático a la esfera hueca, pero esta vez que la esferita del péndulo toque la esfera hueca. La esfera del péndulo electrostático se quedo pegada pues se polarizo y se alinearon las cargas. Entonces al separar el péndulo de la esfera la esferita se quedo pegada. En cierto tiempo se separaba por que las cargas se igualaban.

Mientras alejemos la esfera del péndulo de la esfera hueca el campo va disminuyendo y existen menos fuerzas de atracción.

2ª parte. “Materialización de las líneas de fuerza”.

Pusimos el recipiente que tenía aceite sobre el retroproyector, colocamos dos electrodos en el recipiente, uno frente al otro separados unos 5 cm y los conectamos a las terminales del generador.

Dispersamos uniformemente un poco de aserrín sobre el aceite y activamos el generador electrostático y observamos la configuración e intensidad del campo eléctrico (de acuerdo a la correspondencia: mayor densidad de líneas mayor magnitud de campo eléctrico y viceversa) en las diferentes regiones que caracterizan el arreglo de electrodos.

En el electrodo positivo se observa como el campo sale y en el electrodo se observa como el campo entra el campo eléctrico.

3ª parte. Comportamiento del campo eléctrico en las cercanías de un conductor esférico electrizado.

Conectamos la terminal positiva del generador electrostático (GE) a la esfera hueca (EH). Conectamos la terminal positiva del voltímetro electrostático (VE) a la zonda (Z) y su terminal negativa (tierra) a la terminal negativa del generador.

Activamos el generador a las primeras líneas pues se pretende que este aumente y entonces ya no tendríamos escala para medir y esperamos a que se estabilice. Para hacer esto colocamos la zonda a unos 18 cm de la esfera hueca y una vez estabilizado el generador movimos la zonda a 30 cm del centro de la esfera hueca en la línea que forma la esfera hueca y el generador de la banda.

Pasamos en dos ocasiones la flama de la vela (V) a 3 cm de la zonda, observamos que después de ser constante la medida del potencial que indica el voltímetro electrostático esta aumento gradualmente con forme íbamos acercando la esfera, lo hicimos en intervalos de 2 cm.

Y

V(kV) 1.7 1.8 1.93 2.1 2.29 2.52 2.8 3.15 3.6 4.2

r (cm) 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12

r (m) 0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12

X 1 / r 3.33 3.57 3.85 4.17 4.55 5 5.55 6.25 7.14 8.33

V=K q/r

Despejando: q= Vr/K = (1.7 x 〖10〗^(3 ) V (0.3 m))/(9 x 〖10〗^(-8) C) = 5.6 x 10 -8 c

a) GRAFICA V vs 1/r

Los datos se comportan de forma un tanto menos lineal, aunque estoy seguro que al aplicar un cambio de variable o transformación obtendremos un fenómeno muchísimo mas lineal. En donde:

r=0.99995

m=0.50 kV/m

b=4.39 x 10-3 kV

b) MÉTODO ANALÍTICO

Los datos se comportan aun más linealmente y eso lo podemos comprobar al ver la grafica y su coeficiente de correlación.

LÍNEA DE MEJOR AJUSTE

X 1 / r 3.33 3.57 3.85 4.17 4.55 5 5.55 6.25 7.14 8.33

Y V(kV) 1.67 1.79 1.93 2.09 2.28 2.50 2.78 3.13 3.57 4.16

r=0.99999

m=0.498 kV/m

b=0.116 kV

LEY FÍSICA DE LOS VALORES CORREGIDOS

Llevando a acabo la comparacion de los resultados, obtendremos el significado fisico atravez de la ley fisica:

y= 0.498 kV/m X + 0.116

COMPARANDO:

y= m x+b

V=Kq 1/r

m=Kq Del despeje de esta ley física obtenemos el valor de Q:

y=V q= m/K = 0.498/〖9x 10〗^(9 ) (V/m)/((Nm^2)/c^2 ) =5.43x〖10〗^8 C

x= 1/r

Decimos que b=V , cuando medimos el voltaje muy lejos, R tendería al infinito y se expresa de la siguiente forma

b=V(R→∞)

Calcularemos la densidad de flujo denotada por  y para la cual se necesita el área de la esfera de la sonda.

 = Q/A, donde A es el área de la esfera la cual tenía un d= 0.039m.

Por ultimo calculamos el flujo eléctrico denotado por E y este se calcula por medio de la siguiente formula:

ϕ_E=Q/ε_0

DENSIDAD DE FLUJO ELÉCTRICO

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