Campo eléctrico reporte.

Reporte de Actividad Experimental no 2. Campo eléctrico. S 2014-2

Integrantes: 

Galdámez Martínez Andrés

Actividad Experimental 2. “Campo eléctrico”

Equipo 1

Grupo: 8071 Profesora: Estela Margarita Puente Leos Ayudante: José Antonio Zarate Colín 25 de febrero de 2014 Facultad de Ciencias

Reporte de Actividad Experimental no 2. Campo eléctrico. S 2014-2

Sabemos que el campo eléctrico viene dado por la

Resumen.

siguiente ecuación; En este informe se muestran los datos obtenidos de acuerdo

a

una

simple

experimentación



para

   

  

observar una representación gráfica las líneas de

(2.1)

campo generadas por un campo eléctrico. Se utilizó

Esto indica que la magnitud de un campo eléctrico

un medio dieléctrico junto con una serie de

de la carga puntual   es directamente proporcional

electrodos para generar un campo eléctrico visible.

a la magnitud de esa crga e inversamente

Los resultados obtenidos fueron comparados con

proporcional al cuadrado de la distancia.

los modelos de campo eléctrico que se tienen de manera teórica, de lo que se obtuvieron resultados

La dirección de un capo eléctrico depende del signo

satisfactorios. Los esquemas y los resultados

de la carga   ”El campo eléctrico se aleja

guardaron gran semejanza lo que nos llevó a

radialmente de   , si   es positiva, y se acerca

concluir que el método fue una manera exitosa de

radialmente hacia  si     es negativa. En su forma

tener una representación grafica de las líneas de

vectorial tenemos que;

campo eléctrico.

⃑     El

Introducción.

campo

eléctrico

se

(2.5) puede

representar

gráficamente con líneas de campo. Esas líneas se Hoy en día se tiene la idea de que tanto las fuerzas

trazan de tal modo que en determinado punto, la

gravitacionales como las fuerzas eléctricas entre

tangente a la línea tenga la dirección del campo

partículas son acciones a distancia. En sus orígenes

eléctrico, es decir, la dirección de vector campo.

tanto la ley de gravitación universal de Newton

Además la densidad de las líneas es directamente

como

el

proporcional a la magnitud del campo eléctrico,

comportamiento de los cuerpos o las cargas

esto es, que cuando las líneas están cercanas, el

sometidas a estas fuerzas a distancia. Sin embargo

campo eléctrico es intenso, y donde están alejadas

de acuerdo a las ideas modernas, existe una entidad

el campo eléctrico es débil. En la Figura 1, se

física que funciona como un mediador de fuerza,

muestran

transportándola a la distancia que hay entre un

partícula puntual positiva y una negativa. Las

cuerpo y otro. A esta entidad se le conoce como

flechas en estas líneas indican la dirección del

campo.

campo eléctrico a lo largo de ellas.

la

ley

de

Coulomb

describen

las líneas líneas de campo eléctrico de una una

Un campo representa entonces la distribución espacial de una magnitud física que muestra cierta variación en una región del espacio. Un ejemplo de esto es una carga eléctrica, genera un campo eléctrico que permea el espacio que la rodea, y este campo genera una fuerza en alguna carga al entrar

en contacto con ella. Los campos son una forma de materia: están

Figura 1. Las líneas de campo en una carga puntual

dotados de energía y cantidad de movimiento, por

 positiva y en una negativa

lo que existen en un sentido material.

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La figura 2 muestra, las líneas de campo de un par de cargas positivas de igual magnitud (izquierda) mientras que el lado derecho muestra las líneas de campo de dos cargas de signos contrarios y de misma magnitud.

Figura 3. Montaje experimental. Electrodos a los Figura 2. Las líneas de campo de dos cargas  puntuales tanto tanto del mismo mismo signo como de signos contrarios.

Obsérvese que las líneas de campo salen de cargas positivas y terminan en las negativas; las cargas positivas son fuentes de líneas de campo, y las negativas son sumideros. También obsérvese que las líneas de campo nunca se cruzan (excepto donde

extremos del refractario conectados con cables caimán a la fuente de alto voltaje.

Una vez colocado esto, se procedió a llenar el refractario con aceite de maíz hasta una altura suficiente para cubrir los electrodos. Sobre esta película de aceite se esparcieron semillas de pasto sobre el aceite.

se inician o termina, en cargas puntuales). Si alguna

Rápidamente se encendió la fuente de voltaje para

vez se cruzaran las líneas de campo, el campo

cargar los electrodos y poder así generar un campo

eléctrico tendría dos direcciones en el punto de

eléctrico en la película de aceite. Las semillas semillas de

intersección, y eso no es posible.

pasto se polarizaron y aliñaron con las líneas de

El objetivo de esta práctica fue observar la naturaleza de los campos eléctricos generados por electrodos cargadas dentro de un medio c apacitor. Procedimiento.

Se utilizó un refractario cuadrado de 30 cm de largo. En los lados contrarios del refractario se fijaron dos electrodos, y estos a su vez se conectaron con

campo eléctrico, dándonos así una representación gráfica del campo eléctrico en el aceite. Se tomó una fotografía de la distribución que tuvieron las semillas con este arreglo, para posteriormente

realizar

un

proceso

similar

cambiando la forma de los electrodos así como la polaridad de estos mismos. Se realizaron 10 distribuciones distintas.

cables caimán a la fuente de alto voltaje. En esta primera prueba se conectó un electrodo a una

Datos experimentales.

corriente negativa y el otro electrodo a una corriente positiva. El montaje experimental se muestra en la Figura 3. 3.

Teniendo las fotografías de los resultados y resaltando las líneas de campo que se apreciaban a color rojo se obtuvieron las siguientes imágenes.

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Figura 4. Fotografía obtenida en el refractario con aceite utilizando dos cargas “puntuales” con  polaridades contrarias. contrarias.

Figura 7. Fotografía obtenida en el refractario con aceite utilizando barra y carga “puntual”  polarizadas positivamente. positivamente.

Figura 5. Fotografía obtenida en el refractario con aceite utilizando dos cargas “puntuales” con  polaridades iguales. iguales.

Figura 8. Fotografía obtenida en el refractario con aceite utilizando 3 cargas “puntuales” de polaridad  positiva.

Resultados

Si se comparan las figuras 4 y 5 con los diagramas mostrados en la figura 2 se puede observar que guardan gran semejanza. Podemos ver que algunas de las líneas de campo de la figura 4 unen a las dos cargas, mientras que en la figura 5 las líneas de campo nunca se intersectan entre sí.

Figura 6. Fotografía obtenida en el refractario con aceite utilizando anillo cargado con carga positiva.

Las líneas de campo que se presentaron cuando se tenían dos electrodos con la misma polaridad presentaban la misma forma independientemente de la polaridad de los electrodos. Es decir que se tenía la misma forma en el campo cuando se tenían dos cargas puntuales y ambas eran negativas, o bien ambas eran positivas.

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Con respecto al anillo cargado se pudo observar que el campo eléctrico generado es perpendicular a la superficie del anillo, mientras que es su interior se anula. La densidad de las líneas de campo presentadas en las pruebas realizadas con dos electrodos resulto ser menor que cuando se utilizó un número mayor de electrodos, lo cual indica que el campo eléctrico fue más intenso cuando hubo un mayor número de electrodos. Figura 9. Material dieléctrico polarizado por un campo eléctrico externo

Discusión.

Si comparamos las figuras obtenidas durante el experimento podemos observar que se asemejan a los diagramas teóricos. Esto se debe a que el campo eléctrico en el aceite polarizaba con gran facilidad las semillas de pasto gracias a la forma puntiaguda de estas últimas. Por consecuencia provoco que se

Podemos ver de igual manera que la forma de las líneas de campo eléctrico (sin considerar la dirección)

es la misma si las polaridades polaridades de los

electrodos es la misma, independientemente de si esta polaridad es negativa o es positiva, tal como se preveía teóricamente.

alineasen a las líneas de campo presentes en el

Es claro que las líneas de fuerza tienen una

aceite.

dirección específica para cada caso. Sin embargo en

Con respecto al aceite se debe mencionar que se escogió

este

medio

puesto

debido

a

sus

propiedades dieléctricas, el aceite como se sabe es un medio aislante eléctrico, además que al verse

este experimento no se colocaron las direcciones de las líneas de campo ya que no se demostró la dirección de las mismas en ninguna parte del experimento.

sometido bajo un campo eléctrico externo, puede

En el caso del anillo cargado el campo dentro de él

generar en él un campo eléctrico interno (Figura 9).

se elimina, puesto puesto que dentro del anillo anillo se genera

En perspectiva se considera que se pudo hacer

un campo eléctrico en el sentido opuesto al interno

utilizada

alguna

y de igual modulo, de modo que en interior del

constante dieléctrica similar a la del aceite y

anillo el campo eléctrico es nulo. Este hecho

observar

constituye el funcionamiento de la jaula de Far aday.

también la

algún

divergencia

material entre

con las

imágenes

obtenidas con el método de aceite y este que se propone de agua con sal.

Conclusiones.

Se observó cualitativamente que las líneas de campo eléctrico generado por una o varias cargas eléctricas tanto puntuales como en algunos casos en varillas, tienen el comportamiento que se esperaba de manera teórica.

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Bibliografía 



Hans C. Ohanian Física para ingeniería y ciencias Vol. 2, 3° Edición. Mc Graw Hill 2002 Walker, J., Halliday, D. &Resnick, R. 6°Edición, Fundamentals of physics. Hoboken, N.J., EE.UU 2001.

Anexo;

Todas las imágenes del experimento se encuentran en: https://www.dropbox.com/sh/wxxxugijqe15wmf/f6 T8quAovW