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LABORATORIO CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS PLAN DE ESTUDIO INGENIERIA ELECTROMECANICA FISICA ELECTROMAGNETICA SAN JOSE DE CUCUTA 2014 LABORATORIO CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

Laboratorio presentado al profesor Carlos Jesus Contreras Barreto.

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS PLAN DE ESTUDIO INGENIERIA ELECTROMECANICA FISICA ELECTROMAGNETICA SAN JOSE DE CUCUTA RESUMEN En el presente laboratorio se dará a conocer un contenido temático referente a campo y potencial eléctrico con lo que buscaremos cumplir una serie de objetivos. Posteriormente detallaremos el procedimiento para la obtención de datos y seguidamente concluiremos lo aprendido en esta experiencia.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Determinar la relación entre la intensidad del campo eléctrico y la diferencia de potencial para una esfera conductora

OBJETIVOS ESPECIFICOS



Determinar la relación entre la intensidad del campo eléctrico y el potencial eléctrico, a una distancia fija r, medida desde el centro de la esfera conductora.



Determinar la relación entre la intensidad de campo eléctrico u la distancia r, medida desde el centro de una esfera conductora, cuyo potencial eléctrico se mantendrá constante.

DESARROLLO TEORICO En todo conductor eléctrico la carga eléctrica se distribuye sobre la superficie; el campo eléctrico en su interior es cero y el trabajo neto efectuado sobre una carga de prueba por la superficie para cualquier trayectoria interior será cero. Esto significa que en el interior de la esfera el potencial eléctrico es constante e igual al de su superficie. Para una esfera conductora de radio R, con carga distribuida q, el potencial eléctrico V en su superficie ( y en su interior) se puede determinar mediante la expresión:

La carga Q en la superficie de la esfera es:

Para distancias mayores que R, la esfera se comporta como una carga puntual y el potencial eléctrico resulta ser:

Combinando las dos ecuaciones anteriores se puede demostrar que:

La magnitud E del campo eléctrico, para un punto a una distancia r del centro de una esfera conductora de radio R, donde r, esta dada por: Como la carga en la superficie de la esfera conductora es , la magnitud del campo eléctrico será:

DETALLES EXPERIMENTALES A. Relación entre el campo eléctrico y el potencial eléctrico. Primero ubicamos la esfera conductora a una distancia de r = 24cm con respecto a la placa del medidor eléctrico. Luego conectamos el sensor a la fuente (12 voltios). Posteriormente colocamos el multímetro en 20V y ajustamos la lectura en cero. Ahora a la esfera le proporcionamos un potencial eléctrico de V=0.5KV transcribimos el valor a la tabla 1 y luego a la misma distancia aplicamos V= 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 B. Relación entre el campo eléctrico y la distancia a la esfera conductora Ahora en este experimento obtendremos los datos del campo eléctrico variando la distancia para valores e 8, 12, 16, 20, 24 con un potencial eléctrico de V= 1.0 KV y trasladamos los datos a la tabla dos.

RESULTADOS EXPERIMENTALES Análisis A. Relación entre el campo eléctrico y el potencial eléctrico. 1. Calcule los valores de (ecuación 3) en la tabla 1. Construya la grafica de Vs E. Ver gráfica. Tabla 1. r= 24cm V(Kv) E 0,5 0,95 0,040 1,0 1,89 0,080 1,5 2,75 0,119 2,0 3,55 0,158 2,5 4,56 0,198 3,0 5,40 0,238

2. ¿Cuál es la forma del grafico obtenido? ¿Pasa por el origen? La forma del grafico es una línea recta. En este caso, específicamente no pasa por el origen debido al margen de error, pero lo ideal es que lo hiciese.

3. ¿Qué tipo de relación existe entre E y? ¿Es el tipo de relación que esperaba? La relación existente entre el campo eléctrico y el potencial eléctrico es directamente proporcional. Si es el tipo de relación que esperaba pues al aumentar el campo eléctrico aumenta el potencial eléctrico. 4. Si el grafico obtenido es una recta que pasa por el origen, obtenga el valor de la pendiente. ¿Que unidades tiene dicha pendiente? ¿Que representa? Si pasa por el origen tomamos los puntos (0,0) y (0.040, 0.95) y hallamos la pendiente con la siguiente ecuación:

Tiene unidades en centímetros y representa r. 5. Determine la ecuación experimental que relaciona E y V. Si suponemos que la recta pasa por (0,0) la ecuación que relaciona E y V es determinada por la ecuación punto pendiente.

Gráfica E Vs V

B. Relación entre el campo eléctrico y la distancia a la esfera conductora. 1. Complete los datos de la tabla 2. Tabla 2. V=1.0 kV r (m) E r2 0,08 9,70 0.196 0,12 4,54 0.419 0,16 2,89 0.657 0,20 2,10 0.905 0,24 1,70 0.118

2. Construya la grafica de E Vs r con los datos de la tabla 2, y trace la curva que mejor describa la tendencia de los puntos. Ver grafica 3. Elabore una grafica de E Vs r2 Ver grafica 4. Cuales podrían ser las causas de error más importantes y específicas, tanto en la parte A como en la parte B de este experimento. Explique. La precisión de los instrumentos puede varias en decimas, centésimas o milésimas, entre menor cantidad de decimales es mayor la probabilidad de error, así como un mal calibramiento de algún instrumento puede alterar al momento de tomar los datos.

Graficas

CONCLUSIONES La relación entre campo eléctrico y potencia eléctrico es directamente proporcional en una distancia fija. Mientras a que diferentes distancias la relación es inversamente variable. Es decir a menor distancia mayor campo y a mayor distancia menor campo....