INFORME N° 1 SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

8/17/2019 INFORME N° 1 SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA

DEPARTAMENTO DECIENCIASBÁSICAS ÁREADE LABORATORIO DEFÍSICA DE CAMPOS

FACULTAD DE INGENIERÍA

2015

Universidad de la costa

Miguel Caro.

Antonio José Salcedo.

Donna Silva.

Camilo Zambrano.

ELECTROESTATICA Y SUPERFICIES EQUIPOTENCALES

Antonio José Salcedo1, Camilo Zambrano1, Mi!el Ca"o#, $onna Sil%a&

1 Inenie"'a Ci%il, #Inenie"ia Ind!st"ial,

#Inenie"ia A()iental*

Laboratorio

de

Física

De campos Grupo:

CDL

Resumen.

En el presente trabajo se estudió el comportamiento y la variacion del potencialelectrico y la energia potencial entre dos placas paralelas de signos o cargas opuestas

ubicadas en una cubeta de vidrio separadas por cierta distancia y con cierta cantidadde agua, con esto se busca analizar el fenómeno físico de las líneas de campo y las

superficies equipotenciales, procediendo a graficar los resultados obtenidos para

apreciar de una mejor forma dichos resultados y entender la variacion de las medidasde carga electrica, voltaje, potencial electrico y energia potencial; se buscara

ELECTRESTAT!CA " SU#ER$!C!ES

E%U!#TE&CALES


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justificación para algunos casos y se llevara un orden lógico, para llevar a cabo laexperiencia, se calcularon en el laboratorio las medidas necesarias para realizarla,tales como voltaje, que fue medido utilizando la fuente de poder regulable y un

multimetro digital, calculando un promedio para mejor precision en la medida ydistancia de separacion entre las placas.

inalmente se responder! a preguntas relacionadas con la experiencia y se sacaran

conclusiones al caso.

Palabras claves:

"oltaje, cargas, superficies equipotenciales, potencial electrico, energia potencial.

Abstract.

#n this $or% the behavior and the variation of the electric potential and potential energybet$een t$o parallel plates of signs or opposite charges placed in a glass cuvetteseparated studied by distance and $ith a certain amount of $ater, it see%s to analyze

the physics of the field lines and equipotential surfaces, proceeding to graph the resultsto see better results and understand ho$ such variation measures electric charge,voltage, electric potential and potential energy; justified in some cases be sought and alogical order $ill ta%e to carry out the experience necessary to carry it out, measuressuch as voltage, $hich $as measured using the controllable source of po$er and adigital multimeter, $ere calculated in the lab computing an average to better measurement accuracy and distance bet$een the plates.

inally ans$er questions related to the experience and conclusions $ill be dra$n to thecase.

Keywords:

"oltage loads, equipotential surfaces, electric potential, energy potential.

1. Introducción.

&odo objeto que se encuentre cargado

el'ctricamente, genera un campo

el'ctrico alrededor de 'l, este (ltimo

est! asociado a cierta carga o región

del espacio en donde se siente losefectos de los objetos cargados, esto

indica que se genera un campo

alrededor del objeto cargado y con la

superficie equipotencial se puede saber

el valor que tiene ese campo que rodea

al objeto, ya que la superficie

equipotencial mantiene una potencia

constante. El caso m!s sencillo puede

ser el de un campo gravitatorio en el

que hay una masa puntual) las

superficies equipotenciales son esferas

conc'ntricas alrededor de dicho punto.El trabajo realizado por esa masa

siendo el potencial constante, ser!

pues, por definición, cero.

2. Marco teórico.2.1. Supericies !"uipotenciales


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*na superficie equipotencial es el lugar

geom'trico de los puntos de un campo

escalar en los cuales el +potencial de

campo+ o valor num'rico de la función

que representa el campo, es constante.

os campos de fuerza se pueden

representar gr!ficamente por las

superficies equipotenciales o por las

líneas de fuerza. as superficies

equipotenciales en un campo creado

por una (nica masa o una (nica carga

el'ctrica son superficies esf'ricas

conc'ntricas con la masa o la carga,

respectivamente. Estas superficies se

suelen representar a intervalos fijos de

diferencia de potencial, de modo que sumayor o menor proximidad indicar! una

mayor o menor intensidad de campo.

a diferencia de potencial entre dos

puntos cualesquiera de una superficie

equipotencial es nula. En el caso del

campo gravitatorio, o una carga, en un

campo el'ctrico, a lo largo de una

superficie equipotencial, el trabajo

realizado es nulo. En consecuencia, si

el trabajo es nulo, la fuerza y el

desplazamiento deben ser

perpendiculares, y como el vector

fuerza tiene siempre la misma dirección

que el vector campo y el vector

desplazamiento es siempre tangente a

la superficie equipotencial, se llega a la

conclusión de que, en todo punto de

una superficie equipotencial, el vector

campo es perpendicular a la misma, yque las superficies equipotenciales y las

líneas de fuerza se cortan siempre

perpendicularmente. -uando el campo

potencial se restringe a un plano, la

intersección de las superficies

equipotenciales con dicho plano se

llama líneas equipotenciales.

as propiedades de las superficies

equipotenciales se pueden resumir en)

as líneas de campo el'ctrico 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. os superficies equipotenciales no

se pueden cortar.

2.2. #$neas de campo el%ctrico.

as líneas de fuerza en un campo

el'ctrico est!n trazadas de modo que

son, en todos sus puntos, tangentes a

la dirección del campo, y su sentidopositivo se considera que es el que

partiendo de las cargas positivas

termina en las negativas. a intensidad

de un campo el'ctrico creado por varias

cargas se obtiene sumando

vectorialmente las intensidades de los


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campos creados por cada carga de

forma individual.

2.&. Potencial el%ctrico asociado a

una car'a puntual.

El potencial en un punto es una

magnitud escalar que representa el

trabajo que se realiza en contra del

campo para traer, desde el infinito al

punto, con velocidad constante, la

unidad de carga positiva. Este trabajo,

seg(n la naturaleza del campo, puede

estar hecho en contra /positivo0 o a

favor del campo /negativo0, se mide envoltios

"iene dada por la

siguiente ecuación)

onde 123 es la

constante de coulomb, 143 es la carga

que crea el campo electrost!tico, que

en si es la que nececitamos y la cual

despejaremos m!s adelante para

calcular su valor.

2.(. !ner'$a Potencial !l%ctrica.

a energía potencial se puede definir

como la capacidad para realizar trabajo

que surge de la posición o

configuración. En el caso el'ctrico, una

carga ejercer! una fuerza sobre

cualquier otra carga.

"iene dada por la ecuación)

U =qV

onde 1q3 es el valor de la carga y 1"3

el potencial el'ctrico.

&. Metodolo'$a !)perimental y

an*lisis de resultados.

+b,etivos de la e)periencia.

-alcular el comportamiento de

una carga en una superficie

equipotencial. -alcular la variación del voltaje

en diferentes puntos de la

superficie. etermina

r las

cargas en

diferentes

puntos del

sistema y

analizar su

comportamiento en cada punto. -alcular la energía potencial en

diferentes puntos de la

superficie.

!"uipos y Materiales.

*na fuente de poder regulable*n multímetro digital*na cubeta de vidrioos hojas de papel milim'tricoos conductores.os barras y un círculo de

aluminio. 5gua.

distancia 'm(

)olta*e$uente'v(

)olta*eMult+metro'v(

#romediovolta*e 'v(

,- /0 /1-23 /1-22

,-/3 /0 /1-20 /1-234

,-/1 /0 /1-25 /1-20

,-/5 /0 /1-24 /1-204

,-/ /0 /1-26 /1-214

,-/ /0 /1-25 /1-20

,-,3 /0 /1-26 /1-214,-,1 /0 /1-2 /1-21

,-,5 /0 /1-2 /1-21

,-, /0 /1-2 /1-21


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Procedimiento pr*ctico y resultados

obtenidos en el laboratorio.

&.1. Medidas con dos placas A y -

urante la experiencia en el laboratorio,

hicimos la recolección de datos

necesarios para llevar a cabo la

obtención de resultados.

6e inició haciendo el montaje de todas

las herramientas utilizadas, se ubicó la

cubeta encima de las hojas de papel

milimetrado y vertiendo agua en ella,

luego se ubicaron las placas de

aluminio dentro y se conectaron losconductores en ellas; estos conductores

iban desde las placas hasta la fuente

reguladora de poder, que estaba

configurada en 78 voltios /v0, utilizando

el multímetro observamos y

comparamos los voltajes obtenidos en

diferentes puntos de la superficie,

variando la distancia que separaba las

dos placas.

Estos fueron los resultados para voltaje

que se obtuvo)

9rafica de resultados)

/ 6 5 4 1 0 3 2 /,

,4

/,/4,

volta*e 7 distancia

distancia 'm( )olta*e $uente 'v(

:bservando los resultados se puede

afirmar que el voltaje no varía en

ninguna de las medidas tomadas, y que

la medida del voltaje para este caso no

depende de la distancia a la cual se

encuentren las placas, es decir que es

el mismo en cualquier punto de lasuperficie, tomando como referencia las

placas.

-on estas medidas, se procede a

calcular el valor de la carga el'ctrica en

cada medida, para eso utilizamos la

ecuación de potencial el'ctrico,

despej!ndola de ahí de esta manera)

V = K qd q=d

V K


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6e tomaron medidas aleatorias en la

superficie sin tener en cuenta las

placas, se colocaron los conductores

directamente en la superficie de la

cubeta y de forma paralela inicialmente,

estos fueron los resultados que se

obtuvieron en diferentes puntos a cierta

distancia)

a diferencia en la medida del voltaje

fue considerable, ya que no se tenía

como referencia las placas y la medida

fue aleatoria, los conductores de la

fuente estaban conectados

directamente a las placas y losconectores del multímetro estaban

directamente sobre la superficie,

analizamos los datos resultantes y

deducimos que de ahí la diferencia en

la medida del voltaje.

?ara obtener datos m!s precisos y

corroborar las anteriores conclusiones

en la experiencia, se hicieron medidas

aleatorias por toda la superficie,

colocando los conductores en puntos

aleatorios de la superficie /uno arriba y

otro abajo e invirtiendo las ubicaciones0,

los resultados obtenidos no fueron

tabulados, pero se observó que la

medida del voltaje disminuía

considerablemente a medida que

reducía la distancia, hasta el punto de

hacerse cero, tambi'n se notó que al

invertir los polos de los cables, el voltaje

cambiaba con signo negativo y su

variación dependía de la distancia a la

cual se encontraran los conductores del

multímetro tambi'n.

6e realizó la misma experiencia,

utilizando un aro en medio de las dos

placas, se notó que el voltaje disminuyo

considerablemente con respecto a las

medidas anteriores.

(. /onclusiones.

&eniendo en cuenta los datos

obtenidos, los c!lculos de voltaje,

carga, y potencial el'ctrico, miramos los

diferentes casos de la experiencia y

concluimos lo siguiente)

-uando se tienen las dos placas y su

voltaje se mide directamente en ella,

este se mantiene igual, es el mismo en

cada punto en el que se realizó la

medida, sin importar la distancia y la

ubicación de estas.6in embargo cuando se mide fuera de

las placas el voltaje varía

considerablemente, en puntos

haci'ndose cero y en otros con signo

negativo, una conclusión final a la que

llegamos fue que, las dos placas

forman una superficie entre ellas, por

eso el voltaje es el mismo en cualquier

punto, pero cuando se mide fuera de

ellas cambia.&odo esto observando las gr!ficas y las

tabulaciones que se hicieron de las

medidas en el laboratorio y fuera de 'l,

aun nos quedaron ciertas dudas, las

cuales esperamos concretar en clase

con el profesor.

distancia'm(

)olta*e$uente

'v(Mult+metro

'v(,-/ /0 6-152

,-,3 /0 -326,-,1 /0 -,,-,5 /0 /-654


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0. -iblio'ra$a.

7. http)@@$$$.dcb.unam.mx@users@ju

anoc@archivos@curso@A


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Monta,e de las 4erramientas5

cubeta5 uente5 conductores5

papel milim%trico y mult$metro.

Inte'rantes del 'rupo durante la

e)periencia en la recolección de

datos.

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