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Warning: TT: undefined function: 32 UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓNFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍADEPARTAMENTO DE FISICALABORATORIO FISICA BASICA III – FIS 200INFORME No. 1LINEAS EQUIPOTENCIALESDocente: Marcelo J. LucanoApellidos: Mencia PintoNombres: MicaelaFecha de entrega: 25/Grupo: lunes 15:45/...

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE FISICA

LABORATORIO FISICA BASICA III – FIS 200 INFORME No. 1 LINEAS EQUIPOTENCIALES Docente: Marcelo J. Lucano Apellidos: Mencia Pinto Nombres: Micaela Fecha de entrega: 25/05 Grupo: lunes 15:45/17:15 Semestre I/2020

LINEAS EQUIPOTENCIALES RESUMEN El montaje experimental de esta práctica permite que el estudiante sea capaz, en primera instancia, de realizar la visualización de las líneas equipotenciales para varias configuraciones diferentes de los electrodos. Dicha visualización, le permitirá posteriormente dibujar la forma de las líneas equipotenciales para cada configuración. Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson.

OBJETIVOS  Graficar las líneas equipotenciales para una configuración de carga (electrodos)  Dibujar las líneas de campo eléctrico.  Familiarizar al estudiante con diversas técnicas de experimentación en física e ingeniería. INTRODUCCION El propósito de la práctica es representar gráficamente las líneas de campo eléctrico experimentalmente es posible construir un sistema que sirva para generar una diferencia de potencial y así crear un campo eléctrico donde se pueden encontrar puntos equipotenciales producidos por la interacción de diferentes electrodos y a partir de esos trazar líneas equipotenciales, conociendo la correspondencia ortogonal de dichas líneas , con las líneas de campo se pueden graficar las líneas de campo eléctrico para tal fin se utilizaron diferentes cargas en el electrodos (simulación)

FUNDAMENTO TEORICO ¿QUE ES EL CAMPO ELECTRICO? Se denomina al espacio que forma un cuerpo cargado eléctricamente. ... Intensidad del campo eléctrico: Es igual al cociente de dividirla fuerza (F) que recibe la carga de prueba entre su valor (q2), cuando la carga de prueba se coloca en el punto considerado. Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo eléctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). ... Los campos eléctricos estáticos (también conocidos como campos electrostáticos) son campos eléctricos que no varían con el tiempo (frecuencia de 0 Hz). Los campos eléctricos estáticos se generan por cargas eléctricas fijas en el espacio, y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por electrodomésticos, que utilizan corriente alterna (AC) o por teléfonos móviles, etc.

LINEAS DE CAMPO ELECTRICO Para poder visualizar gráficamente el campo eléctrico, Michael Faraday (1791-1867) propuso una representación por medio de líneas denominadas líneas de campo olíneas de fuerza. El campo eléctrico intercepta perpendicularmente a las superficies equipotenciales, esto puede demostrarse a partir de la definición de superficie equipotencial y del gradiente del potencial eléctrico:  E = −∇ V  E ∙ dr = −∇ V ∙ dr = −dV Una forma para determinar las líneas equipotenciales, es sumergir dos electrodos en una solución conductora, de conductividad σ, de esta manera, entre ambos electrodos, circulará una densidad de corriente eléctrica J, y por la ley de Ohm la relación con el campo eléctrico E es:  J = σE

LINEAS EQUIPONTECIALES Las líneas equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En este caso la "altitud" es el potencial eléctrico o voltaje. Las líneas equipotenciales son siempre perpendiculares al campo eléctrico. En tres dimensiones esas líneas forman superficies equipotenciales. El movimiento a lo largo de una superficie equipotencial, no realiza trabajo, porque movimiento es siempre perpendicular al campo eléctrico.

CARGA PUNTUAL: El potencial eléctrico de una carga puntual está dado por de modo que el radio r determina el potencial. Por lo tanto, las líneas equipotenciales son círculos y la superficie de una esfera centrada sobre la carga es una superficie equipotencial.

Las líneas discontinuas ilustran la escala del voltaje a iguales incrementos. Con incrementos lineales de r las líneas equipotenciales se van separando cada vez más.

DIPOLO El potencial eléctrico de un dipolo mues una simetría especular sobre el punto central del dipolo. En todos los lugares siempre son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico

CAMPO CONSTANTE En las placas conductoras como las de los condensadores, las líneas del campo eléctrico son perpendiculares a las placas y las líneas equipotenciales son paralelas a las placas.

Los vectores de campo eléctrico son tangentes a las líneas de campo eléctrico. Para una carga puntual positiva las líneas de campo eléctrico están dirigidas radialmente hacia afuera, y para una carga puntual negativa están dirigidas radialmente hacia adentro. Para representar o trazar las líneas de campo se considerará:    

Las líneas de campo eléctrico no pueden cruzarse entre sí. Deben partir de cargas positivas y terminar en cargas negativas. El número de líneas es proporcional a la magnitud de la carga que la produce. La separación entre las líneas de campo determina la intensidad de campo eléctrico-

Al mismo punto en el que se mide el campo eléctrico se asigna una cantidad escalar denominada “potencial escalar electrostático φ ”. d E

q′

E

Ø

X R

𝐸 =𝐾  Ya que

𝑞´ 𝑥2 𝑑

q´ 1

( )=− 𝑑𝑥 𝑋

1

𝑋2 𝑑∅

 Se identifican 𝐸 = − 𝑑𝑥 𝑒𝑥 𝑞´

 Donde ∅(𝑥) = 𝐾𝑒 𝑥

 Unidades ∅ = 𝑣 = 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜  Si además del eje x, se toman en cuenta los ejes y y z. 𝑞´ ∅(𝑦) = 𝐾𝑒 𝑌 𝑞´ ∅(𝑧) = 𝐾𝑒 𝑧  𝐸 = 𝐸𝑥 𝑒𝑥 + 𝐸𝑥 𝑒𝑥 + 𝐸𝑧 𝑒𝑧 𝑑∅ 𝑑∅ 𝑑∅  𝐸 = 𝑒𝑥 + 𝑒𝑦 + 𝑒𝑧 𝑑𝑦 𝑑𝑥 𝑑𝑧

 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑛𝑎𝑏𝑙𝑎  𝐸 = −𝑣∅ = −𝑔𝑟𝑎𝑑 ∙ ∅

- Generalmente ∅(𝑅) = 𝐾𝑒 ∙

𝑞´

𝑅 = 𝑟 − 𝑟´ 𝑅 = 𝐼𝑟 − 𝑟´𝐼 𝑞´ 𝑞´ ) 𝐸 = −𝑣∅ = −𝑣 (𝑘𝑒 ) = −𝑣 (𝐾 𝑒 𝐼𝑟 − 𝑟´𝐼 𝑅 PROPIEDADES DEL VECTOR GRADIENTE 𝑅

 Es perpendicular a las superficies con potencial constante.  Su sentido es de máximo crecimiento del campo escalar (U).

MATERIALES Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL -

Simulador https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-andfields_es.html

entrar al sitio web, para poder realizar la práctica, utilizaremos este simulador. 1. 2. 3. 4. 5.

Entramos al sitio web indicado Se puso las cargas que queramos, y observar su campo lectrico Con una de las herramientas del simulador calculamos las líneas equipotenciales Se sacó tablas del campo eléctrico, tomando datos de sus voltajes. Graficar.

TOMA DE DATOS Electrodos circulares Voltaje: 8,812

Voltaje: 1.784

n

X(cm) Y(cm)

n

X(cm) Y(cm)

1

100

20

1

140

40

2

90

50

2

130

95

3

80

60

3

121

110

4

75

70

4

71

170

5

60

88

5

25

200

6

40

100

6

140

-50

7

10

110

7

134

-80

Voltaje: -3,171 Voltaje: -12,08 N

X(cm) Y(cm)

4

190

140

1

200

40

5

190

200

2

200

70

6

200

-10

3

195

100

7

200

-40

4

310

-100

n

X(cm) Y(cm)

5

310

70

1

300

30

6

320

100

2

300

-30

7

340

140

3

305

-60 Voltaje: -18,97

n

X(cm) Y(cm)

4

390

-110...