Simulacion de campo electrico

Actividad 3 (Individual): Simulación Campo Eléctrico

Grupo: P37

Fecha de entrega: 13/03/2021 hasta las 8:00 am

Universidad Simón Bolívar

Determine el campo eléctrico debido a tres cargas puntuales en el punto P (punto donde se ubica el sensor en la simulación) a partir de la teoría de campo eléctrico y compare el resultado con los arrojados por la simulación.

Observación: De las tres cargas ubicadas en la simulación por lo menos dos de ellas su campo eléctrico en el punto P debe tener componente  y componente .[pic 1][pic 2]

Los pasos para realizar la simulación son los siguientes:

1. Entrar en el siguiente enlace

https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-and-fields_es.html

2. Seleccionar en la parte superior derecha valores y grilla como se ilustra en la figura 1.

3.Ubicar tres cargas en puntos arbitrarios y para mayor facilidad de cálculo colocarlas en los vértices de los cuadrados más grandes de la cuadricula que muestra la simulación cuando se seleccionó grilla en el paso 2.

4. Ubicar el sensor en un punto cualquiera para que la simulación nos arroje el valor de la intensidad del campo eléctrico y la dirección en ese punto (la simulación mostrara un vector rojo que representa el campo eléctrico total debido a las tres cargas)

5. Determinar el campo eléctrico teóricamente y luego comparar con los resultados arrojados en el paso 4.

Ayuda

A continuación, se muestra un cálculo del campo eléctrico que sirve como guía para realizar la actividad.

Al tener tres cargas en el plano, el campo eléctrico total en el punto P (donde se ubica el sensor) viene dado por:

            (1)[pic 3]

donde

 es el campo eléctrico debido a la carga  en P.[pic 4][pic 5]

 es el campo eléctrico debido a la carga  en P.[pic 6][pic 7]

 es el campo eléctrico debido a la carga  en P.[pic 8][pic 9]

En la figura 1 se muestra la configuración de las cargas y la ubicación del sensor [pic 10] 

Figura 1. Campo eléctrico  en la ubicación del sensor debido a tres cargas puntuales de magnitudes .[pic 11][pic 12]

De la figura 1 vemos que las distancias de las cargas al punto donde se ubicó el sensor y el ángulo  son:[pic 13]

  Distancia de la carga  hasta el punto donde se ubicó el sensor.[pic 14][pic 15][pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

El sensor está a la misma distancia de las cargas  y .[pic 19][pic 20][pic 21]

El ángulo  de la figura 1 viene dado por:[pic 22]

[pic 23]

En la figura 2 se muestran las líneas de campo generadas por la configuración de esas tres cargas.

[pic 24]

Figura 2. Líneas de campo eléctrico generadas por tres cargas puntuales. La intensidad del campo eléctrico en el punto P donde se ubica el sensor es de  y el vector de campo forma un ángulo de  en relación con el eje  positivo pero medido en sentido de las agujas del reloj (por eso el valor negativo que muestra la simulación).[pic 25][pic 26][pic 27]

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