4.1 Potencial Eléctrico DE UNA Carga Puntual PDF

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POTENCIAL ELÉCTRICO DE UNA CARGA PUNTUAL Física II Departamento de Física y Electrónica- Universidad de Córdoba

1. Tópicos relacionados Carga eléctrica: Es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas a través de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de ellos.

Ē=k

q1 r2

Describir la relación entre el potencial eléctrico alrededor de un cuerpo cargado y la cantidad de carga de la fuente. 3. Montaje y procedimiento

ūr

Figura 1

I.

Potencial eléctrico: El potencial eléctrico en un punto, es el trabajo a realizar por unidad de carga para mover dicha carga dentro de un campo electrostático desde el punto de referencia hasta el punto considerado, ignorando el componente irrotacional del campo eléctrico.

V =K

Q Q = π Ɛ0r r 4

II.

III.

Abre la simulación Cargas y Campos, y haz la configuración que se muestra en la figura 1, para ello despincha el botón ‘Campo eléctrico’ y pincha el botón ‘Grilla’. Elije una carga fuente de 3nC, y selecciona el sensor equipotencial, el cual sirve para medir potencial eléctrico. Con ayuda de la cinta métrica y la Grilla mide el potencial eléctrico generado por la carga fuente a medida que te alejas de esta. Las distancias las puedes tomar a gusto y llena la tabla 1.

Tabla 1. Medidas de potencial eléctrico y distancia desde la fuente. 2. Objetivos Describir la relación entre el potencial eléctrico alrededor de un cuerpo cargado y la distancia desde la fuente.

Q fuente=3 nC r (cm) 53.6 62 82.9 102.9 122.8 153.2 182.6

r (m) 0.536 0.62 0.829 1.029 1.228 1.532 1.826

( )

1 1 r m 1.865 1.612 1.206 0.979 0.814 0.652 0.547

Potencial electrico (V ) 53.26 44.90 33.329 26.72 22.32 17.96 14.94

4. Evaluación 1. Determina la relación entre la distancia (en metros) y el potencial eléctrico alrededor de una fuente puntual de carga. Realice la gráfica y diga cómo es su comportamiento. 60

I.

II.

III.

Abre la simulación Cargas y Campos, y haz la configuración que se muestra en la figura 1, para ello despincha el botón ‘Campo eléctrico’ y pincha el botón ‘Grilla’. Ubica el sensor de potencial a un metro de distancia (r=1m) de la carga fuente. Ve apilando cargas sobre la fuente para ir variando esta cantidad, los valores los puedes tomar a gusto. Llena la tabla 2 con los valores de carga y del potencial eléctrico respectivo.

Tabla 2. Medidas de carga de la fuente y el potencial eléctrico.

r=1 m Q

Q (C

Potencialelectrico(V )

(nC) +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7

8.938 17.88 26.81 35.75 44.69 53.72 62.76

Potencial Electrico (V)

50

Segunda parte: Relación entre el potencial eléctrico y la cantidad de carga.

40 30 20 10 0 0.54

0.62

0.83

1.03

1.23

1.53

distancia r(m)

La relación entre la distancia y el potencial eléctrico es inversamente proporcional, ya que a medida que la distancia aumenta el potencial eléctrico disminuye. 2. Traza otra gráfica que relacione el potencial eléctrico y 1/r (el inverso de la distancia). ¿Cómo es el comportamiento del gráfico?, realízale el respectivo ajuste a la curva (ecuación de la línea de tendencia) y ¿qué significado tiene la pendiente de este grafico?

1.83

Potencial Electrico (V)

60 50 40 30 20 10 0 0.55

0.65

0.81

0.98

1.21

1.61

Distancia 1/r (m)

El comportamiento del grafico es directamente proporcional, es decir a medida que aumenta la distancia aumenta el potencial eléctrico. 3. Calcula la constante eléctrica ke (valor experimental) con ayuda del grafico anterior y encuentre el error porcentual con el valor teórico. Tenga en cuenta que: k = 9.0 × 109 Nm2 /C2 (Valor teórico).

4. De la tabla 2, determina la relación entre la carga (en Coulomb) y el potencial eléctrico (en voltios) alrededor de una fuente puntual de carga. Realice la gráfica y encuentre la relación funcional entre las variables. 5. De lo visto y experimentado en este laboratorio, intuya o deduzca una relación entre el potencial eléctrico y el campo eléctrico. Además, encuentre similitudes y diferencias entre ellos.

1.8...