4 Campo y potencial eléctrico -informe laboratorio PDF

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MagnetismoAPELLIDOS Y NOMBRES: CUI:ESCUELA PROFESIONAL: FECHA:HORARIO:PROFESOR (A): NOTA:PRÁCTICA Nº 4:CAMPO Y POTENCIAL ELÉCTRICOA. COMPETENCIAEvalúa la relación entre el campo eléctrico y las superficies potenciales y determina la relación entre el potencial eléctrico y la posición debido a una ca...

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Laboratorio Magnetismo

Electricidad y

APELLIDOS Y NOMBRES:

CUI:

ESCUELA PROFESIONAL:

FECHA:

HORARIO: PROFESOR (A):

NOTA:

PRÁCTICA Nº 4: CAMPO Y POTENCIAL ELÉCTRICO A. COMPETENCIA Evalúa la relación entre el campo eléctrico y las superficies potenciales y determina la relación entre el potencial eléctrico y la posición debido a una carga puntual usando un simulador interactivo valorando su importancia en electrostática. B.

INFORMACIÓN TEÓRICA B.1 Campo y potencial eléctrico de una carga puntual Una carga eléctrica puntual crea un campo eléctrico a su alrededor con su sola presencia, la cual es un campo de fuerza de atracción o repulsión dependiendo de la naturaleza eléctrica de la carga que lo genera. El potencial eléctrico es la energía de potencial por unidad de carga y nos sirve para determinar el campo eléctrico. El campo eléctrico debido a una carga eléctrica está dado por:

Q  E=k ^u r²

(1)

El potencial eléctrico está dado por:

V =k

Q r

(2)

Donde: k : Constante de coulomb ( k =8.99 x 1 09

N m2 ¿ C²

r: Distancia medida desde la carga eléctrica Q: Carga eléctrica B.2 Superficies equipotenciales Las superficies equipotenciales son lugares en el espacio en donde el potencial eléctrico es constante, las superficies equipotenciales creadas por una carga puntual son esferas concéntricas centradas en la carga. Cuando hay presencia de dos o más cargas estas superficies se distorsionan.

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Figura 1: Superficies equipotenciales de dos cargas puntuales [1]

C.

CUESTIONARIO PREVIO Responda las preguntas y presente al inicio de la sesión de laboratorio para su revisión.

1. ¿Qué es potencial eléctrico? …. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… …………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… …………………. …………………………………………………………………………………………… ………… 2. ¿Los potenciales eléctricos son valores absolutos o relativos? …. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… …………………….

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…………………………………………………………………………………………… ……. 3. ¿Qué relación geométrica hay en un punto del espacio entre el vector campo eléctrico y la superficie equipotencial? …. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……. 4. ¿Los conductores son superficies equipotenciales? …. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………. …………………………………………………………………………………………… …….

D. MATERIALES Y ESQUEMA 01 programa de simulación de laboratorio de electricidad (Phet.Colorado). https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-andfields_es_PE.html

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Figura 2: Representación de las superficies equipotenciales de dos cargas puntuales en el simulador.

E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL E1. Cargas puntuales 1. Acceda al link proporcionado en el apartado D. 2. Ubique una carga eléctrica positiva en el centro de la pantalla y active al opción cuadricula del simulador. 3. Arrastre el medidor de potencial en lugares próximos a la carga eléctrica y presione el para observar tres superficies equipotenciales. 4. Active la opción campo eléctrico. 5. Repita los procedimientos 2, 3 y 4 para una carga eléctrica negativa. 6. Repita los procedimientos 2, 3 y 4 para un dipolo eléctrico.

E2. Potencial eléctrico para carga puntual 1. 2. 3. 4.

Ubique la carga eléctrica en el centro de la pantalla y active la cuadricula del simulador. Ubique la cinta métrica con uno de sus extremos en el centro de la carga. Utilizando la cuadricula ubique seis posiciones para medir el potencial eléctrico Registre las medidas realizadas en la tabla 1. Tabla N°1: …………………………….……………………………………...

Lectura

r (cm)

V ()

1 2 3 4 5 6 F.

ANÁLISIS DE DATOS



Cargas puntuales

4

1 () r

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1. Para una carga eléctrica negativa ¿Qué sucede con el potencial y el la magnitud del campo eléctrico a medida que se aleja de la carga eléctrica? ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2. Para un dipolo eléctrico. Describa las superficies a medida que se aleja del dipolo eléctrico. ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 

Potencial eléctrico para carga puntual

3. ¿Cómo varía el valor del potencial eléctrico y la magnitud del campo eléctrico a medida que se aleja de la carga positiva? ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 4. Utilizando los datos de la tabla 1 realice la gráfica 1 V en función de

5

r

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5. Utilizando los datos de la tabla 1 realice la gráfica 2

6

V en función de 1/r

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6. De la gráfica 2, ¿Cuál es el significado físico de la pendiente? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… G. CONCLUSIONES …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

H. CUESTIONARIO FINAL

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1.Si se desplaza una carga eléctrica de prueba, desde un punto A a otro B sobre la superficie equipotencial. ¿Se realiza un trabajo sobre la carga de prueba? ¿Explique? ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2.Si

V =cte , ¿Cómo es E

en esa región?; ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

3.Utilice el simulador para construir el modelo de dipolo eléctrico, determine las regiones donde E=0 ¿Qué se puede afirmar de V en dichas regiones?

……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… I.

BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL

Autor

J.

Título

Edición

Año

BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA

1. Guías de Laboratorio de Física Básica, Departamento Académico de Física UNSA, Año 2016. 2. Physics Education Technology (PhET) Interactive Simulations, University of Colorado Boulder. https://phet.colorado.edu/

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