UNIVERSIDAD NACIONALMAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE QUMICA

Prctica N 2

CURSO : Laboratorio de Fsica III

TEMA : Campo Elctrico.

INTEGRANTES : Martnez Bellido Katherine

(08070125) Crcamo Cabrera Henry (08070005) Otsuka Salinas Kenjo

(08070011)

PROFESOR :

Fecha de realizacin del trabajo : 25 de Setiembre del 2009Fecha de entrega del trabajo : 02 de octubre del 2009

INTRODUCCIN

En el presente informe se tiene como finalidad lograr entender ms acerca de lanaturaleza y caractersticas del campo elctrico, as como comprender ms a fondosobre las lneas de fuerza, las lneas equipotenciales, y potencial elctrico.

Para la experiencia se empleo 2 electrodos que puestos en un medio (agua con sal) y conayuda de un multmetro se procede a medir el potencial elctrico.Por medio de la medicin del potencial elctrico se pudo determinar las lneas de fuerzay se logro hallar el campo elctrico E para una determinada seccin.

OBJETIVOS

Observar de una manera experimental las lneas equipotenciales.

Observar las propiedades del potencial elctrico.

Calcular tericamente el campo elctrico

PRINCIPIOS TERICOSCAMPO ELCTRICOEs un vector que sirve para describir una regin de cargas

Cuando una carga elctrica en una regin del campo espacio experimenta una fuerza sellama campo elctrico. Sea una carga Q y a una distancia r, queremos hallar el valor delcampo elctrico en P.

Colocamos una carga de prueba q0 en P, con la condicin que (qO), entonceshallamos la fuerza entre las cargas usando la ley de Coulumb.

rr

QqkF 20Se define el campo elctrico en P:

rr

KQE

qFLimE

p

qp

2

00

Es importante que q00 (carga de prueba) para que no se produzca una nuevadistribucin de la carga Q y de lugar a un nuevo valor del campo elctrico en p.

LINEAS DE CAMPO ELCTRICOSon lienza imaginarias, continuas, excepto en las cargas puntiformes o en los puntosdonde el E es nulo.Estas lneas nos dan la direccin del campo elctrico, trazando una tangente a esta lnea.Estas lneas se originan en cargas positivas y terminan en cargas negativasEl nmero de lienza que se originan o terminan sobre una carga es proporcional al valorde dicha carga.

Pq0

Regiones donde la densidad de lneas (lneas por unidad de superficie) son grandesindicara que el valor del campo elctrico es grande, es decir la densidad de lienza esdirectamente proporcional al valor del campo elctrico.Bajo condiciones electrostticas, las lneas de campo llegan o salen de la superficie deun conductor en forma perpendicular.

LINEAS EQUIPOTENCIALESUna superficie equipotencial es el lugar geomtrico de los puntos de un campo escalaren los cuales el "potencial de campo" o valor numrico de la funcin que representa elcampo, es constante. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando laecuacin de Poisson.

El caso ms sencillo puede ser el de un campo gravitatorio en el que hay una masapuntual: las superficies equipotenciales son esferas concntricas alrededor de dichopunto. El trabajo realizado por esa masa siendo el potencial constante, ser pues, pordefinicin, cero.

Cuando el campo potencial se restringe a un plano, la interseccin de las superficiesequipotenciales con dicho plano se llaman lneas equipotenciales

LINEAS DE FUERZA

Una lnea de fuerza o lnea de flujo, normalmente en el contexto del electromagnetismo,es la curva cuya tangente proporciona la direccin del campo en ese punto. Comoresultado, tambin es perpendicular a las lneas equipotenciales en la direccinconvencional de mayor a menor potencial. Suponen una forma til de esquematizargrficamente un campo, aunque son imaginarias y no tienen presencia fsica.

Lneas de fuerza y lneas equipotenciales

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

MATERIALES Cubeta de vidrio Voltmetro Electrodo mvil explorador Alambres conectores Cucharadita de sal comn Agua

Paso1: Armar el circuito del esquema. El voltmetro permita medir la deferencia depotencial entre un punto del electrodo y el punto que se encuentra en la punta de prueba.

Paso2: Ubicar los electrodos de manera definitiva sobre el fondo de la cubeta de vidrio,previamente aadir una pequea cantidad de agua a la cubeta.

Paso3: En dos hojas de papel milimetrado trazar un sistema de coordenada XY,ubicando el origen en la parte central de la hoja. Dibuje el contorno de cada electrodo enlas posiciones que quedara definitivamente en la cubeta.

Paso4: Una de las hojas colocar debajo de la cubeta de vidrio, el cual ayudara parahacer las lecturas de los puntos de de igual potencial que se ira anotando en el otro papelmilimetrado.

Paso5: Agregar la solucin electroltica (sal comn) en la cubeta de vidrio.

Paso6: Sin hacer contacto con los electrodos mida la diferencia de potencial entre loselectrodos, tomando nota de las lecturas del voltmetro.Velectrodo placa = 2.3VVelectrodo anillo = 0.0V

Velectrodos = Velectrodo placa Velectrodo anilloVelectrodos = 2.3 - 0.0 = 2.3 V

Paso7: Seleccione un numero de lneas equipotenciales por construir.Para nuestro caso hicimos 5 lneas equipotenciales.

Paso8: Entonces el salto de potencial entre lnea ser:

NV electrodos

N: numero de lneas equipotenciales.

Para nuestro caso ser:

5electrodosV

5anilloelectrodoplacaelectrodosV

VV 46.05

0.03.2

Paso9: Desplace la punta de prueba en la cubeta y determine puntos para los cuales lalectura del voltmetro permanece constante. Anote lo observado y represente estospuntos en su hoja de papel milimetrado.

Paso 10: Una los puntos de igual potenciales mediante el trazo continuo y perpendicularalas lneas equipotenciales, determinando cada uno de las diferencias de potenciales.

a) V entre 2.03 y 1.84

mV

cmV

dVE

cmd

4.8084.026.2

84.103.226.2

b) V entre 1.84 y 1.56

mV

cmV

dVE

cmd

9.5059.07.4

56.184.17.4

c) V entre 1.56 y 1.41

mV

cmV

dVE

cmd

6.5056.066.2

41.156.166.2

d) V entre 1.41 y 1.25

mV

cmV

dVE

cmd

3.5053.03

25.141.13

e) V entre el electrodo y la primera lnea equipotencial (2.03V)

mV

cmV

dVE

cmd

9.11119.026.2

03.23.226.2

f) V entre el electrodo y la primera lnea equipotencial (2.03V)

mV

cmV

dVE

cmd

7.68687.082.1

025.182.1

CUESTIONARIO

1. Determine la magnitud del campo elctrico entre las lneas equipotencialesel campo elctrico es uniforme? Porque?

g) V entre 2.03 y 1.84

mV

cmV

dVE

cmd

4.8084.026.2

84.103.226.2

h) V entre 1.84 y 1.56

mV

cmV

dVE

cmd

9.5059.07.4

56.184.17.4

i) V entre 1.56 y 1.41

mV

cmV

dVE

cmd

6.5056.066.2

41.156.166.2

j) V entre 1.41 y 1.25

mV

cmV

dVE

cmd

3.5053.03

25.141.13

k) V entre el electrodo y la primera lnea equipotencial (2.03V)

mV

cmV

dVE

cmd

9.11119.026.2

03.23.226.2

l) V entre el electrodo y la primera lnea equipotencial (2.03V)

mV

cmV

dVE

cmd

7.68687.082.1

025.182.1

2. En su grafica, dibuje algunas lneas equipotenciales para el sistema deelectrodos que utilizo

Las lneas equipotenciales fueron graficadas en el papel milimetrado

3. Cmo serian las lneas equipotenciales si los electrodos son de diferentesformas?

Las lneas equipotenciales tomaran la forma del electrodo. As si el electrodo es unaplaca rectangular las lneas equipotenciales sern rectas paralelas, si el electrodo es unaplaca circular las lneas equipotenciales tendran forma circular.

Lneas equipotenciales formadas porun electrodo de placa circular

4. Por qu nunca se cruzan las lneas equipotenciales?

Como las lneas equipotenciales son perpendiculares a la superficie del electrodo no sepueden cruzar. Las lneas de campo elctrico no se cortan, porque si no tendramos enun punto, dos direcciones diferentes del campo, lo cual es imposible, debido a la unidaddel E en un punto.

5. Si usted imaginariamente coloca una carga de prueba en una corrienteelectroltica Cul ser su camino de recorrido?

Como las lneas de fuerza se dirigen desde el electrodo positivo al electrodo negativo,entonces si una carga esta cargada positivamente se dirigir hacia el electrodo negativoy si esta cargada negativamente se dirigir hacia el electrodo positivo, si esta cargatiende su valor a cero no se desplazara se mantendr fija.

6. Por qu las lneas de fuerza deben formar un ngulo recto con las lneasequipotenciales cuando las cruzan?

Las superficies equipotenciales forman un ngulo recto con las lneas de fuerza; de otraforma el campo elctrico tendra componentes sobre la superficie equipotencial y por

ende realizara trabajo sobre una partcula de prueba. Es obvio que esto no es posiblepor definicin. Entonces, sobre una superficie equipotencial el trabajo realizado es nulo.

7. El trabajo realizado para transportar la unidad de carga de un electrodo es:

Si se considera el trabajo realizado para transportar una carga desde un punto hasta otroen lnea recta, bajo la accin de un campo elctrico generado por otra carga, ese trabajodepender de la fuerza ejercida. Esa fuerza, por la ley de Coulomb, ser el producto delas cargas dividido el cuadrado de la distancia. Y as el trabajo ser el resultado demultiplicar la fuerza por la distancia recorrida.

Dividiendo ese trabajo por la carga que transportamos, se obtiene el llamadopotencial elctrico en el punto en el que estamos. Ese potencial se mide enjulios/culombios, unidad conocida como voltio.

El trabajo realizado para transportar la unidad de carga entre dos puntos dentrode un campo elctrico es igual a la diferencia de potencial entre esos dos puntos.

El potencial es una magnitud escalar (no vectorial), es decir, tiene un mdulo(intensidad) pero no tiene direccin.

No debe confundirse el potencial elctrico en un punto con la energa potencialde una carga puesta en ese punto.

JxW 1919 10296.3106.1)003.2(

8. Siendod

VVE AB

el error absoluto de E es:

Error del instrumento de medicin:

2 20( ) ( )i lmE E E

Entonces: Ei = 0.001

Calculando el error aleatorio:

22 2 2 2

1 2 3 1( )( ) ( ) ( ) ... ( )

n

in i

x xx x x x x x x x

n n

31a

En

Para nuestros datos tenemos:

02296

)687.0176.0()119.0176.0()053.0176.0()056.0176.0()059.0176.0()084.0176.0( 222222

307.016

229.03 xEa

El error absoluto ser: 307.0)001.0()307.0( 22 X

9. El error relativo de la medida de E es:

744.1176.0307.0

XXEr

10. Qu diferencia existe entre un campo elctrico y un campo gravitatorio?

Semejanzas:

Ambos campos son campos conservativos, es decir el trabajo realizado para desplazaruna partcula entre 2 puntos no depende de su trayectoria sino de su punto inicial y supunto final.

Ambos campos son campos centrales, es decir la energa potencial solo depende de ladistancia a un punto fijo (fuente del campo).

Diferencias:

Las fuerzas del campo gravitatorio son siempre de atraccin, mientras que las delcampo elctrico pueden ser tanto de atraccin como de repulsin.

El campo elctrico es producido por todo cuerpo cargado, sin embargo el campogravitatorio es provocado por cualquier cuerpo con masa.

Las lneas de fuerza del campo gravitatorio siempre son entrantes, mientras que laslneas de fuerza del campo gravitatorio son entrantes y salientes (fuentes y sumideros)

11. Si el potencial elctrico es constante a trabes de una determinada regin delespacio Qu puede decirse cerca del campo elctrico en la misma?Explique

CONCLUSIONES

Por medio de un multmetro se pudo apreciar los puntos donde los potencialeseran iguales, con estos puntos se pudo observar que las lneas equipotencialesson perpendiculares a la superficie del electrodo.

Con ayuda de un multmetro se pudo observar que el potencial elctricodisminuye mientras mas se va acercando al extremo negativo, lo cual nos indicaque el potencial elctrico se dirige del extremo positivo al extremo negativo.

El campo elctrico no se puede medir directamente con un instrumento, para esose emplean mtodos indirectos como es la determinacin del potencial elctricopara la determinacin del campo elctrico.