Física III Laboratorio de física

FísicaIII

Laboratorio defísica

Instituto Politécnico Nacional

Centro de Estudios Científicos Y Tecnológicos No. 4

Jesús Piña Castillo5IM13

Practica 4 “Campo Eléctrico”



I.- Nombre de la Práctica:

CAMPO ELECTRICO

II.JUSTIFICACION

Uno de los conceptos fundamentales en electricidad es el de campo eléctrico, y por esta razón es importante que el alumno, por experimentación, compruebe su existencia y efectué mediciones de su interés.

III.OBJETIVOS

a) Verificar la existencia del campo eléctrico.b) Determinar la intensidad del campo eléctrico c) Comprobar el fenómeno llamado “blindaje electrostático”

IV.PRERREQUISITOS

Para que el alumno pueda realizar satisfactoriamente esta práctica, es necesario que tenga lo siguientes conocimientos:

a) Formas de electrizaciónb) La ley de las cargas c) Buenos y malos conductores

V. BREVE CONCIDERACIONES TEORICAS

El campo eléctrico es el espacio que rodea a un cuerpo electrizado, en el cual se hace sentir los efectos de dicha carga sobre cualquier otro cuerpo cargado; este efecto se manifiesta mediante una fuerza. La densidad del campo eléctrico producido por una carga Q en un punto P, se determina colocado en ese punto una carga puntual prueba positiva q, se calcula la fuerza que actúa sobre ella, y se divide entre la magnitud de la carga de prueba.

Matemáticamente:




E= Fq0

La intensidad del campo eléctrico es una cantidad vectorial cuya dirección y sentido son los de la fuerza que actúa sobreq0, debido a Q. Sus unidades en el S.I son Newton/ Coulomb(N/C)

Si la magnitud de F se substituye por:

F=KQq0r2

Siendo r la distancia de Q al punto q, y se cancela q0, la magnitud de la intensidad del campo eléctrico resulta:

E=K Qr2

El campo eléctrico se puede representar por medio de líneas de fuerza o de campo, que serán las trayectorias que sugiera la carga de prueba bajo la influencia de del campo. La dirección y sentido de las líneas de fuerza en un punto del campo son los mismos que los de la intensidad de campo (vector) en ese punto. Las líneas de fuerza salen de los objetos electrizados positivamente y entran a los cuerpos electrizados negativamente.

Si se mueve una carga de prueba entre dos puntos a y b de un campo eléctrico, en sentido contrario al de las líneas de fuerza, habrá que desarrollar un trabajo para vencer a la fuerza que actúa sobre ella.

Esto nos define la diferencia de potencia (V) entre dos puntos, al dividir dicho trabajo entre la magnitud de carga de prueba.

Matemáticamente es:




V=wab

q0

El potencial eléctrico V en punto del campo eléctrico originado por Q, es el trabajo por unidad de carga de prueba positiva, necesario para tener a la carga de prueba desde el infinito hasta el punto considerado.

Matemáticamente el potencial en un punto se representa con la ecuación:

V=KQr

Donde r es la distancia de la carga generadora del campo eléctrico al punto a considerado. En el S.I la diferencia de potencial entre dos puntos y el potencia eléctrico en un punto se mide en Joule/Coulomb= Volts (V).

En 1843 Michael Faraday llevo a cabo por primera vez un experimento sencillo, pero altamente instructivo. El experimento consistió en conectar a un cilindro metálico dos electroscopios, uno conectado al exterior y el otro al interior. Electrizando posteriormente el cilindro, ya sea porfuera o por dentro, solo el electroscopio externo registra lacarga se deposita únicamente en la superficie exterior. Este fenómeno se le conoce con el nombre de “Blindaje electrostático”

VI.EQUIPO Y MATERIAL EMPLEADO

3 Aisladores de parafina 1 Copa de Faraday

1 electrómetro digital 2 Electroscopios de hojas



Centro de Estudios Científicos Y Tecnológicos No. 41 Esfera metálica con soporte 1 Jaulade Faraday

Aislante de 6 cm de diámetro 1 Paño delana o piel de gato

1 Péndulo eléctrico 1 Rejilla metálica

1 Tubo de P.V.C

VII.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Y CUESTIONARIO.

1.-Electrice la esfera metálica con soporte aislante medianteel tubo de P.V.C previamente electrizado. Acerque lentamente el péndulo eléctrico a la esfera. Anote y explicando lo observado.

El péndulo fue atraído por la esfera previamente cargada

2.- Mediante el tubo de P.V.C, cargue la esfera metálica aislada. Determine con el Electrómetro la cantidad de carga eléctrica que adquiere la esfera en su superficie, haciendo contacto la esfera metálica con la terminal del dispositivo. Anótelo en números (inciso VIII)

3.-Con el valor obtenido en el inciso anterior, calcule en hojas por separado el potencial eléctrico en la superficie que adquiere la esfera. Anote el resultado en valores numéricos.

4.-Con la carga obtenida en el inciso anterior, calcule en hojas por separando la intensidad del campo del campo eléctrico que la esfera produce en su superficie, 10 cm y 15cm de la misma. Anote sus resultados en valores numéricos (inciso VIII). Compare estos valores y explique lo que deducede ellos.

Mientras mas lejos este del centro, la fuerza del campo eléctrico disminuye.



Centro de Estudios Científicos Y Tecnológicos No. 45.-Coloque la jaula de Faraday sobre la rejilla metálica ysobre los tres aisladores de parafina. Conecte los electroscopios a la jaula uno por fuera y otro por dentro.

6.-Electrice la jaula de Faraday con el tubo de P.V.C, primero por dentro y luego por fuera. Después electrice la esfera del electroscopio externo y luego la esfera del electroscopio interno. En cada caso descargue la jaula antes de efectuar la siguiente electrización. Anote el fenómeno observado en cada caso.

Las cargas colocadas adentro de la rejilla traslada la carga hacia afuera de dicha rejilla, enviándola al electroscopio de hojas

7.-Explique a que se debe que el fenómeno observado en cada paso del inciso anterior sea el mismo.

Michael Faraday llevo a cabo por primera vez un experimento sencillo, el experimento consistió en conectar a un cilindro metálico dos electroscopios, uno conectado al exterior y el otro al interior. Electrizando posterior mente elcilindro, ya sea por fuera o por dentro, solo el electroscopio externo registra la carga se deposita únicamente en la superficie exterior. Este fenómeno se le conoce con el nombre de “Blindaje electrostático”

8.-Electrice la copa de Faraday por fuera mediante el tubo deP.V.C introduzca el péndulo eléctrico de manera que toque la pared interior de la copa. Anote lo observado.

La carga se traslada hacia afuera de la esfera

9.-Electrice la copa de Faraday, pero ahora por dentro y repita las explicaciones del inciso anterior. Anote lo observado.

La carga se traslada hacia afuera de la esfera

VIII.-VALORES NUMERICOS



Centro de Estudios Científicos Y Tecnológicos No. 4Inciso (2) Q=18 coulomb

Inciso (3) V= 3600 volts en la superficie

Inciso (4) E= 8x10*4 N/C en la superficie

E= 7705.1129 N/C a 10 cm de la superficie

E= 4260.355 N/C a 15 cm de la superficie

IX.- APLICACIONES

Menciona al menos tres aplicaciones del fenomeno de “Blindajeelectrostatico

EL PARARRAYOS: Este fenómeno, tiene una aplicación importanteen aviones o en la protección de equipos electrónicosdelicados, tales como repetidores de radio, discos duros ytelevisión expuestos a las perturbaciones electromagnéticascausadas por las tormentas.

-Los trabajadores, que reparan cableado eléctrico de altatensión utilizan un traje de malla metálica, pueden estar encontacto con el cableado eléctrico.

-Los aviones no tienen problemas después de recibir elimpacto de un rayo, debido al blindaje electrostático.

-Algunos dispositivos eléctricos, como los transformadoresutilizan un blindaje electrostático para evitar que algúncorto circuito pueda causar algún daño a otros dispositivos oal operador

XI.- AUTOEVALUCION

Proporciona una respuesta breve fundamentándola.

1.- ¿Qué es el campo eléctrico?



Centro de Estudios Científicos Y Tecnológicos No. 4Es el espacio que rodea a un cuerpo electrizado, en el cual se hacen sentirlos efectos de dicha carga sobre cualquier otro cuerpo cargado; este efecto semanifiesta mediante una fuerza.

2.- ¿Cómo se cuantifica el campo eléctrico?

La intensidad del campo eléctrico producido por una carga Q es un punto p, se determina colocando en ese punto una carga puntual prueba positiva q, secalcula la fuerza que actúa sobre ella, y se divide entre la magnitud de la carga de prueba.

E=KQr2

3.- Cita el procedimiento que se siguió para determinar la carga depositada en la esfera aislada.

El experimento consistió en conectar a un cilindro metálico dos electroscopios, uno conectado al exterior y el otro en el interior. Electrizado posteriormente el cilindro, ya sea por fuera o por dentro, solo el electroscopio externo registra la carga se deposita únicamente en la superficie exterior.

4.- ¿En qué consiste el blindaje electrostático?

Consiste en mantener la carga estática y los campos eléctricos alejados de alguna cosa que pueda ser afectada por dichas cargas.

5.- Como se define el potencial eléctrico.

Trabajo que un campo electrostático tiene que llevar a cabo para movilizar una carga positiva unitaria de un punto hacia otro.

X.- ILUSTRACIONES.





Al electrizar la jaula de Faraday por medio del tubo dePVC la carga con la cual se electriza dicha jaula, estrasladada al electroscopio de hojas en la parte afuera dela jaula. Esto funciona gracias al fenómeno llamadoblindaje electrostático, ya que hace que a partir de una

Se comprobó pormedio de lapráctica comofunciona dichofenómeno llamado




Se comprobó pormedio de lapráctica comofunciona dichofenómeno llamado

Las líneas de fuerza salen de los objetos electrizados positivamente y entran a los cuerpos electrizados negativamente.

Si se mueve una cargade prueba entre dos puntos a y b de un campo eléctrico, en sentido contrario al de las líneas de fuerza, habrá que

Física III Laboratorio de física

Documents