Informe: Campo y Potencial elctrico

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORALInstituto de Ciencias FISICAS

Informe: Campo y Potencial elctrico

OBJETIVOSa) Demostrar que en interior de un conductor el campo elctrico es nulo.b) Observar para las diferentes distribuciones de carga las correspondientes lneas de campo elctrico.c) Determinar para diferentes carga las correspondientes superficies equipotenciales.d) Verificar que las superficies equipotenciales son perpendiculares a las lneas de campo elctrico.RESUMEN:En esta prctica se demostr que en el interior de un conductor, el campo elctrico es nulo, para esto se observ lo que pasa cuando un electroscopio se acerca a un generador y luego acercando el mismo electroscopio pero encerrndolo en una caja metlica. Tambin se observ para diferentes distribuciones de carga las correspondientes lneas de campo elctrico, esto se evidenci al ver como las partculas de madera, dentro de aceite y conectadas a dos pinzas metlicas que reciben carga de diferente signo, se alineaban de diferentes formas cuando se cambiaban las distribuciones de carga.A dems se pudo verificar que las lneas equipotenciales son perpendiculares a las lneas de campo elctrico utilizando una placa conductora y un electrodo conectado a un voltmetro.AbstractIn this lab showed that inside a conductor, the electric field is zero, this was observed for what happens when an electroscope approaches a generator and then approaching the same electroscope but locking him in a metal box.Also observed for different charge distributions corresponding electric field lines, this was evidenced by seeing how wood particles within oil and metal clamps connected to two load receiving different sign, lined with different shapes when changing charge distributions.In others it could be verified that the equipotential lines are perpendicular to the electric field lines using a driver plate and an electrode connected to a voltmeter.

INTRODUCCINEs toda regin del espacio que rodea una carga elctrica esttica, tal que al acercar otra carga elctrica positiva de prueba, se manifiesta una fuerza de atraccin o de repulsin.El campo elctrico se manifiesta alrededor del espacio volumtrico de una carga electrosttica como un campo de fuerzas conservativas, el cual se puede detectar mediante la ubicacin de una carga positiva q de prueba en esta regin. El campo elctrico es una cantidad vectorial y por lo tanto tiene magnitud, direccin y sentido.Formula 1.Lneas de campo (o lneas de fuerza) son lneas imaginarias que ayudan a visualizar cmo va variando la direccin del campo elctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguira la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las lneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las cargas negativas.

Figura 3. Dipolo elctricoFigura 2. Carga positivaFigura 1. Carga negativa

Potencial elctrico. Es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza elctrica.V = E d [V] donde 1V = 1J/CFormula 2.Las superficies equipotenciales constituyen una forma de describir completamente un campo elctrico. Una superficie equipotencial es el lugar geomtrico de los puntos que estn a un mismo potencial.

Figura 4. Lneas de campo elctrico (rojo) y lneas equipotenciales (azul)

EQUIPOS Y MATERIALES Generador de Van de Graaff Jaula metlica Electroscopio Retroproyector Cubeta de acrlicos Juego de piezas metlicas Aceite de ricino y esferas de plstico Cables de conexin

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. Demostracin de que en el interior de un conductor el campo elctrico es nulo.

Se enciende el generador de Van de Graaff.a) Se acerca al electroscopio como se muestra en la Figura 5, observe lo que ocurre con la aguja del electroscopio y regstrelo en su informe.b) Se encierro al electroscopio dentro de una jaula metlica como se indico en la Figura 6, observe lo que ocurre con la aguja del electroscopio y regstrelo en su informe.

Figura 6. Electroscopio encerrado en una caja metlica junto a un generadorFigura 5. Electroscopio junto a un generador

2. Lneas de Campo Elctrico.

Se coloca sobre el retroproyector una cubeta de acrlico, dentro de la cual se vierta aceite hasta cubrir la base, dejando caer sobre esta capa de aceite granitos de madera. Luego se disponen dos conectores alrededor de la cubeta, en donde se ajustan dos piezas metlicas, las cuales van a recibir cargas elctricas de diferente signo, como se muestra en la figura 7. Esto producir un alineamiento de las esferas de plstico, que formar las llamadas lneas de campo elctrico. Observe las diferentes configuraciones (se recomienda hacer por lo menos cuatro) que se forma y regstrelas en su informe.

Figura 7. Forma de ubicar los equipos Exp.23. Superficies Equipotenciales.

Arme el equipo como se muestra en la figura 8. En la hoja de informes de esta prctica, trazar las superficies equipotenciales para cada distribucin de carga. Observando el patrn de superficies equipotenciales, trazar las correspondientes lneas de campo elctrico y sealar la regin donde el campo elctrico es ms intenso.

Figura 8. Forma de ubicar los equipos Exp.3

OBSERVACIONES Y DATOS1. Demostracin de que en el interior de un conductor el campo elctrico es nulo.

a) Observacin del electroscopio cuando se acerca al generador de Van de GraaffCuando el electroscopio es acercado al generador de Van de Graaff cargado, la aguja del electroscopio se alejaba de su posicin inicial, mientras alejbamos el electroscopio del generador la aguja tenda a volver a su posicin inicial.

Figura 10. Electroscopio distante del generadorFigura 9. Electroscopio muy cerca del generadorb) Observacin del electroscopio cubierto con la jaula metlica cuando se acerca al generador de Van de Graaff.Cuando acercamos el electroscopio pero encerrado en una jaula metlica al generador que estaba cargado, se pudo observar que la aguja del electroscopio no se mova de su posicin inicial por ms que acercbamos el electroscopio al generador.

Figura 11. Electroscopio encerrado en una caja metlica cerca del generador

2. Lneas de Campo Elctrico.Para cada configuracin de cargas se observ que las lneas de campo elctrico cambiaban. Tambin se pudo ver que en los picos de los conductores existen ms lneas de campo elctrico.

Figura 12. AnillosFigura 13. En pico

Figura 15. En pico 2Figura 14. Paralelos 3. Superficies Equipotenciales.Las lneas equipotenciales se dibujaron de la siguiente manera.

Figura 16. Equipos de la prcticaFigura 17. Electrodo en forma paralela

1cmConductor

Lneas equipotenciales

Figura 18. Lneas equipotenciales

DISCUSINLas lneas de campo van del lado positivo al negativo, y que en superficies donde existen picos hay mas presencia de lneas de campo.En placas paralelas, las superficies equipotenciales son paralelas a las placas, asimismo las lneas campo son perpendiculares a las placas y van de una placa a la otra en lnea recta. Cabe agregar que en los extremos de las placas se pierde uniformidad en las lneas de campo debido a que las placas se empiezan a comportar como fuentes puntuales. CONCLUSIONES Se demostr que en el interior de un conductor el campo elctrico es nulo ya que la carga se queda distribuida en su superficie. Por lo tanto el potencial es constante debido a la formula 2. Las lneas de campo elctrico son perpendiculares a la superficie del conductor y que en los picos hay mas lneas de campo elctrico debido a que ah se concentra ms carga. Tambin demostramos que las lneas o superficies equipotenciales son perpendiculares a las lneas de campo elctrico en todos sus puntos.

ANALISISa) Porqu la aguja del electroscopio se levanta al acercarse al generador de Van de Graaff?Porque esta dentro del campo que es generado por el generador de Van de Graaff y por lo tanto hay una fuerza elctrica de atraccin o repulsin.b) Por qu la aguja del electroscopio no se levanta al acercarse al generador de Van de Graaff cuando se encuentra dentro de una jaula metlica?Porque la carga del campo se distribuye a travs de la superficie de la jaula y en su interior no; por lo tanto el campo elctrico en su interior es cero.c) Por qu las lneas de campo elctrico son perpendiculares a las superficies equipotenciales?Porque van en la direccin para la que el cambio de potencial por unidad de distancia es mximo.

RECOMENDACIONES En el experimento 1 cuando se carga el generador de Van de Graaff, es importante que se descargue cada vez que se lo utilice por seguridad. Cada vez que se cambie la configuracin de los electrodos en el experimento 2 se recomienda mover las partculas de madera, para observar mejor el alineamiento de las mismas. Utilizar bien los equipos como por ejemplo en el experimento 3 conectar correctamente los cables para evitar confusiones, usar cables de diferentes colores.

BIBLIOGRAFIAGua de Laboratorio de Fsica C. ICF - ESPOL. Revisin IVhttp://www.cecyt7.ipn.mx/recursos/polilibros/Fisica%203/141-_definicion_de_campo_electrico.htmlhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/campo_electr.htmlhttp://www.ecured.cu/index.php/Potencial_el%C3%A9ctrico