Superficies Equipotenciales PDF

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Laboratorio 2: Superficies Luis Alfredo, Alvarado Rodriguez, 201612241,1, Marco Vinicio, 201610850,1, Karla Patricia, Siliezar Reyes, 201504233,1, and Jorge Rafael, Paredes 2016026421, 1 Facultad de Departamento de Universidad de San Carlos, Edificio T1, Ciudad Universitaria, Zona 12, Guatemala. Con...

Description

Laboratorio 2: Superficies Equipotenciales* Luis Alfredo, Alvarado Rodriguez, 201612241,1, ** Marco Vinicio, Vásquez López, 201610850,1, *** Karla Patricia, Siliezar Reyes, 201504233,1, **** and Jorge Rafael, Paredes Dubón, 2016026421, ***** 1

Facultad de Ingeniería, Departamento de Física, Universidad de San Carlos, Edificio T1, Ciudad Universitaria, Zona 12, Guatemala.

Con el fin de contrastar el analisis experimental con la teoría, en la práctica de laboratorio Superficies Equipotenciales, se determinó experimentalmente las superficies equipotenciales en diferentes casos. Primero se determinó la superficie equipotencial para una configuración de dos placas metálicas, como resultado se obtuvo que la superficie equipotencial son lineas paralelas a la placa conductora. El segundo caso analizado fue la configuración de una carga puntual y una placa metálica, determinando así que la superficie equipotencial generada es una serie de curvas alrededor de la carga puntual. Por último, se determinó la superficie equipotencial para la configuración de una roldana y dos cargas puntuales, en este caso se determinó que la superficie equipotencial fue la superficie de la roldana ya que el potencial en toda su superficie era el mismo. I. A.

OBJETIVOS Generales

• Determinar la forma de las superficies equipotenciales para distintas configuraciones.

B.

Específicos

* Determinar las superficies equipotenciales de una configuración con una carga puntual y una placa metalica. * Determinar las superficies equipotenciales de una configuración de dos placas metalicas. * Determinar las superficies equipotenciales de una configuración de dos cargas puntuales y una roldana.

Figura 1: Superficie equipotencial para carga puntual Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en: * Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye. * El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo. * Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar. III.

II.

DISEÑO EXPERIMENTAL

MARCO TEÓRICO A.

Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga

Materiales

* Fuente de alimentación DC * Dos alambres tipo: banana-banana * Multímetro digital * Una roldana * Papel mantequilla

*

Laboratorios de Física ** e-mail: [email protected] *** e-mail: [email protected] **** e-mail: [email protected] ***** e-mail: [email protected]

* Papel cartón * Papel conductor * Dos placas metálicas

2 B.

Magnitudes físicas a medir

* Curvas equipotenciales para diferentes distribuciones de carga.

C.

Procedimiento

* Se colocó papel mantequilla, pasante y conductor sobre el tablero plástico. Primero se colocó el papel mantequilla, seguido del papel pasante y luego el papel conductor.

Figura 3: Configuración con dos placas metalicas

* Se colocó sobre los electrodos la diferencia de potencial de 6.10 V. * Se colocó la punta negativa del multímetro sobre la punta negra del tablero de modo que la punta roja del multimetro estuviera libre para medir. * Se tomó el multímetro y se seleccionó con la perilla medir voltaje de 20 V. * Se tocó el papel conductor con la punta positiva sin romper el papel y se ubicó 7 distintos potenciales. * Se hizo una leve presión sobre el papel sin romperlo para dejar una marca en el papel mantequilla.

Figura 4: Configuración de dos cargas puntuales y una roldana

IV. A.

RESULTADOS

Imagen 1: Configuración con una carga puntual y una placa metalica

* Se retiró el papel mantequilla y se trazó una curva suave uniendo los puntos.

Tabla no.1

Figura 2: Configuración con una carga puntual y una placa metalica

Curva Equipotencial A B C D E

Potencial (v) 1.00 ± 0.06 2.00 ± 0.07 2.50 ± 0.07 3.00 ± 0.07 3.50 ± 0.08

3 B.

Imagen 2: Configuracón de dos placas metalicas

Tabla no.2

Curva Equipotencial A B C D

C.

Potencial (v) 2.00 ± 0.07 3.00 ± 0.07 4.00 ± 0.08 5.00 ± 0.09

Imagen 3: Configuración de dos cargas puntuales y una roldana

la imagen de la subseccion A de la sección de resultados, configuración con una carga puntual y una placa metálica, imaginando una linea horizontal que une la carga puntual con la placa, las lineas de campo salen inmediatamente de la linea horizontal tienden a la placa, mientras que las que están radialmente a la izquierda de esta linea tienden al infinito. Por eso una gran parte de las superficies equipotenciales son circulos, mientras que una pequeña porción de la misma manera son círculos pero en sentido contrario.

En el caso de la segunda configuración, configuracón de dos placas metalicas, las lineas de campo tienden van de la placa izquierda horizontalmente a la placa derecha. Por eso las superficies equipotenciales son lineas verticales.

Para el ultimo caso, Imagen 3, se sabe que las líneas de campo para la carga puntual van radialmente hacia afuera y adentro para la carga positiva y negativa respectivamente y las curvas equipotenciales serán las figuras decritas en la Imagen 4. El potencial eléctrico en toda la roldana es constante e igual al de la curva equipotencial D de la Tabla no.3. Las líneas de campo serán perpendiculares a toda la superficie de la roldana. De esta manera queda demostrado que cuando todas las cargas están en reposo, la superficie de un conductor siempre es una superficie equipotencial. VI.

CONCLUSIONES

1. Las superficies equipotenciales son circulos, mientras que una pequeña porción de la misma manera son círculos pero en sentido contrario. 2. Las superficies equipotenciales son lineas verticales. Tabla no.3

Curva Equipotencial A B C D E F G H

V.

Potencial (v) 1.50 ± 0.06 2.00 ± 0.07 2.50 ± 0.07 3.00 ± 0.07 3.50 ± 0.08 4.00 ± 0.08 4.50 ± 0.09 5.00 ± 0.09

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Las superficies equipotenciales de una configuración de cargas, sean puntuales o distribuida en un objeto, siempre serán ortogonales a las lineas de campo. En

3. Al principio las superficies equipotenciales son círculos y mientras se acercan a la roldana tienen a ser lineas verticales, luego vuelven a ser círculos.

4 VII. A.

ANEXOS

El potencial eléctrico se midio en el rango de 20V de la Imagen 4. El ∆V de la medida de 3.50V será:

Imagen 4: Líneas de campo en un Dipolo Eléctrico

∆V = B. 1.

Muestra de cálculo

  0.3 3.50 ∗ + 5(0.01) = 0.078 = 0.08 100

Error del potencial eléctrico

Imagen 5: Tabla de error del multímetro

Por lo que la medida será: (3.50 ± 0.08)V De igual manera se calcula para los demás potenciales eléctricos.

[1] Young, Hugh D. y Freedman, Roger A. (Decimo Tercera edición). (2015). Fisica universitaria volumen 2. Person, Mexico. [2] Giancoli, Douglas C. (Cuarta edicion). (2008). Fisica para ciencias e ingenieria. Person Educacion, Mexico.

[3] Raymond A. Serway y John W. Jewett, Jr. (Septima edicion). (2008).Fisica para ciencias e ingenieria Volumen 2. Cengage Learning Editores, S.A. de C.V...