CAMPO ELECTRICO I LINEAS EQUIPOTENCIALESC. EQUIPO Y
MATERIALES:
D. PROCEDIMIENTO.1. En papel milimetrado dibuje los ejes
coordenadas (X, Y).2. Coloque la cubeta electroltica sobre el papel
de tal manera que el centro de la cubeta coincida con el origen de
los ejes coordenadas, luego vierta la solucin de sulfato de
cobre.
3. Instale el circuito como se muestra.
4. Tomando como referencia la placa negativa, mueva la punta
exploradora a lo largo del eje X y registre los datos
correspondientes en la tabla 1.TABLA 1
d (cm)12345678910111213
V (v)1.041.852.583.323.974.655.366.016.747.658.469.4410.28
5. Elija 5 puntos de referencia equidistantes sobre el eje X y
desgnelos por A, B, C, D y E.
6. Usando el voltmetro detecte 8 puntos de igual potencial para
cada punto de referencia, registre los datos en la tabla 2.TABLA
2
superficieTensin (V)Coordenadas (x,y)
equipotencial
A9.49(-6,3)(-6,2)(-6,1)(-6,-1)(-6,-2)(-6.5,-3)
B7.4(-3.2,3)(-3.1,1)(-3,0)(-3,-1)(-3.1,-2)(-3.1,-3)
C5.54(0,3)(0,2)(0,1)(0,0)(0.2,-1)(0.2,-2)
D3.72(3.2,3)(3.1,2)(3,1)(3,0)(3.1,-1)(6,-2)
E1.7(6.2,3)(6.1,2)(6,1)(6,0)(6,-1)(6,-2)
7. Cambie de posicin de los electrodos como en la figura 2B y 2C
y con el voltmetro detecte la configuracin de las lneas
equipotenciales respectivas como en el paso 8, registre los datos
en las tablas 3 y 4.
TABLA 3
superficieTensin (V)Coordenadas (x,y)
equipotencial
A9.50(-6.5,3)(-6.2,2)(-6,1)(-6,0)(-6,-1)(-6.1,-2)(-6.4,-3)
B7.15(-3.2,3)(-3.1,2)(-3,1)(-3,0)(-3,-1)(-3,-2)(-3,-3)
C5.25(0,3)(0,2)(0,1)(0,0)(0,-1)(0,-2.1)(0.2,-3)
D3.35(3.1,3)(3.1,2)(3,1)(3,0)(3.3,-1)(3.5,-2)(3.7,-3)
E1.70(5.2,3)(5.4,2)(5.7,1)(6,0)(6.5,-1)(7,-2)(7.5,-3)
TABLA 4
superficieTensin (V)Coordenadas (x,y)
equipotencial
A9.50(-6,3)(-5.8,2)(-5.9,1)(-6,0)(-6.2,-1)(-6.5,-2)(-7,-3)
B7.15(-3,3)(-3,2)(-3,1)(-3,0)(-3,-1)(-3.1,-2)(-3.3,-3)
C5.25(0,3)(0,2)(0,1)(0,0)(0,-1)(0,-2)(0,-3)
D3.42(2.9,3)(3,2)(3,1)(3,0)(3.2,-1)(3.4,-2)(3.6,-3)
E1.50(5.3,3)(5.4,2)(5.4,1)(6,0)(6.3,-1)(6.7,-2)(7.3,-3)
E. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES1. Incremente la tensin para el
circuito. Qu observa usted? Por qu ocurre tal fenmeno?Empieza a
sulfatarse.Qu es sulfatacin? La sulfatacin se debe al recubrimiento
de las placas de plomo por parte de los sulfatos (de plomo)
insolubles en el agua. De este modo, se interrumpe la transformacin
en xido de plomo que se produce con la accin del cido sulfrico, y
el paso de cargas elctricas deja de producirse.2. Cambie la solucin
de sulfato de cobre por agua Qu ocurre? Qu observaciones hace
usted?No se realiz este procedimiento, pero por teora se sabe que
si se produce campo, esto es porque el agua no es pura y tiene
soluciones de sales i minerales; y si es el agua pura no se produce
campo.3. Cmo es el campo elctrico fuera de las placas?Se nota el
campo elctrico porque se encuentran las lneas equipotenciales i se
puede notar con la aguja exploradora sus valores.F. ANALISIS DE
DATOS EXPERIMENTALES.1. Grafique el potencial elctrico en funcin de
la distancia V = f(d), diga que curva representa.
La curva representa una forma lineal.
2. Escriba la ecuacin tipo y utilice el mtodo de los mnimos
cuadrados para encontrar el parmetro o parmetros de la ecuacin
tipo.
La ecuacin tipo es: Y = KX + bnd (cm)V (v)d*Vd2
1311.041.041
21.853.74
32.587.749
43.3213.2816
53.9719.8525
64.6527.936
75.3637.5249
86.0148.0864
96.7460.6681
107.6576.5100
118.4693.06121
129.44113.28144
1310.28133.64169 0.227
9171.35636.25819
0.227X + 0.752
Finalmente la ecuacin seria:3. A partir de la ecuacin emprica
determinar E (campo elctrico).V = Ad V = Ed. E=V/d4. Halle el error
del parmetro o parmetros (mnimos cuadrados) luego calculo el error
absoluto y porcentual.nd (cmV(v)d2(Yi - mXi -K)2
1311.0410.0038 = 0.166
21.8540.0143
32.5890.0096
43.32160.0075
53.97250.0002
64.65360.0075
75.36490.0165
86.01640.0530
96.74810.0634
107.651000.0087
118.461210.0012
129.441440.0374
1310.281690.0793
9171.358190.3025
0.098
0.166 = 0.012
m = 0.752, K = 0.227Error de la pendiente (m) = 0.012m =
0.752Error del intercepto (K) = 0.098K = 0.227 el error absoluto de
(m) = 0.752 + 0.012
el error absoluto de (K) = 0.227 + 0.098
el error porcentual de (m) = 0.012*100% = 1.2%
el error porcentual de (K) = 0.098*100% = 9.8%
5. Cul es la direccin del campo elctrico entre los electrodos de
cobre?, Justifique su respuesta.Se dirige hacia el electrodo
negativo porque Si se colocara una carga de prueba dentro de la
corriente electroltica la carga de prueba recorrer por las lneas de
fuerza o lneas de campo, ya que estas lneas representan la
trayectoria que siguen las partculas de la solucin de sulfato de
cobre y se dirigir hacia el electrodo negativo, es decir de la
placa (+) a la placa (-), ya que una carga de prueba ser siempre
positiva.
6. En qu direccin disminuye el potencial elctrico? Justifique su
respuesta.Si se mueve en la direccin del campo, podemos suponer que
se mueve desde las cercanas de una carga positiva hacia una carga
negativa (o desde cerca de una carga negativa a un lugar an ms
cercano), entonces al ser negativa la carga que se mueve va a ir
frenando, disminuyendo su velocidad, en consecuencia su energa
potencial aumenta (ya que disminuye su energa cintica). Y, se mueve
de un potencial elctrico mayor a uno menor, esto se justifica
debido a que se acerca a una supuesta carga negativa.
7. Trace las superficies equipotenciales y las lneas de fuerza
en papel milimetrado. Muestre el diagrama de configuracin de E para
los tres casos vistos en los pasos 8 y 9 de las tablas 2,3 y 4.
G. CONCLUSIONES:En la experiencia de laboratorio realizada se
trat como medida inicial el anlisis de las lneas de campo en una
regin perturbada de dos electrodos, pero para ello se trazaron
lneas equipotenciales en una regin constituida por dos placas
paralelas y en el sistema de las formas A, B, C, i D haciendo uso
de nuestro explorador se puede comprobar que las lneas de campo son
siempre perpendiculares a las lneas equipotenciales sin importar la
regin.H. COMENTARIOS Y SUGERENCIASCOMENTARIO:De este laboratorio
podemos verificar las propiedades de las lneas de campo que estas
salen de q(+) q(-) que adems las lneas equipotenciales son
perpendiculares a las lneas de campo. Las lneas equipotenciales y
de E varan su magnitud y direccin de acuerdo a la forma del cuerpo
cargado a la distribucin de carga.SUGERENCIAS: Ajustar bien los
cables de nuestro circuito, ya que por causa de eso demoramos en
localizar los valores de las lneas del campo. Tratar de no mover
las placas de los electrodos cuando se ase lectura con el
explorador, ya que ase que varen los datos.F. CUESTIONARIO:1.
Defina sobre las leyes de la electrolisis.Los siguientes conceptos
son referidos a la corriente elctrica necesarios para comprender el
significado de las leyes de Faraday:1) La cantidad de electrones
(electricidad) que circulan por un conductor se mide en Coulomb.q =
carga [q] = coulomb2) La intensidad de la corriente (caudal de
electrones) expresa la cantidad de electricidad que circula por un
conductor por unidad de tiempo. La intensidad de la corriente se
mide en Amperes.i = q/t q = i.t [i] = A3) Cuando una fuente fuerza
a los electrones a circular por un conductor, se presenta una
resistencia al flujo de corriente y se produce una cada de
potencial. La resistencia elctrica se mide en Ohms,y la diferencia
de potencial en Voltios.E = i.R [E] = V y [R] = ohmPrimera Ley de
Faraday: la masa de un elemento depositada en un electrodo es
proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a travs de la
solucin del electrlito o del electrlito fundido.m = .i.tdonde # es
una constante que depende del catin y se denomina equivalente
electroqumico (se ver ms adelante).Cuando se realiza, por ejemplo,
la electrlisis de una solucin de sulfato cprico (CuSO4) sucede lo
siguiente (fig. 4):
Figura 4Cu2SO4 + H2O Cu++ + SO4= + H+ + HOAl aplicar una
diferencia de potencial a los electrodos, el ion cobre se mueve
hacia el ctodo, adquiere dos electrones y se deposita en el
electrodo como elemento cobre. El ion sulfato, al descargarse en el
electrodo positivo, es inestable y se combina con el agua de la
disolucin formando cido sulfrico y oxgeno.2Cu++ 2Cu - 4e2HO O2 +
2H+ + 4e2Cu2SO4 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2Cuando circula ms corriente
(ms coulombios) ms cobre se deposita, pues ms electrones han
circulado permitiendo que ms iones cobre (Cu++) se conviertan en
elemento cobre (Cu).
2. Cules son las lneas de fuerza y superficie
equipotenciales
3. Aplicaciones del campo elctrico en su carrera.Es muy
importante el campo elctrico para la geologa en el mbito geofsico a
travs de campos ssmicos, elctricos, magnticos hasta
electromagnticos, uso de ondas.
4. Hable sobre la ley de FaradayCualquier cambio del entorno
magntico en que se encuentra una bobina de cable, originar un
"voltaje" (una fem inducida en la bobina). No importa como se
produzca el cambio, el voltaje ser generado en la bobina. El cambio
se puede producir por un cambio en la intensidad del campo
magntico, el movimiento de un imn entrando y saliendo del interior
de la bobina, moviendo la bobina hacia dentro o hacia fuera de un
campo magntico, girando la bobina dentro de un campo magntico,
etc.5. Qu es un potencial elctrico?Se conoce como potencial
elctrico al trabajo que un campo electrosttico tiene que llevar a
cabo para movilizar una carga positiva unitaria de un punto hacia
otro. Puede decirse, por lo tanto, que el trabajo a concretar por
una fuerza externa para mover una carga desde un punto referente
hasta otro es el potencial elctrico.6. Diferencia del campo
elctrico y potencial elctrico.Muy bsicamente el campo elctrico se
refiere a la fuerza por unidad de carga que experimenta una carga
testigo qo en presencia de dicho campo. Entonces se mide en N/C
(sistema MKS, Newton sobre Coulomb).En cambio el potencial mide el
trabajo por unidad de carga necesario para traer dicha carga
testigo desde el infinito hasta una cierta distancia r de la carga
Q que genera el campo, o en forma ms general, desde el infinito
hasta la posicin en la cual medimos el potencial. Entonces se mide
en J/C (en MKS, Joule/Coulomb, que se define como Volt) => V =
J/C.7. Defina el campo elctrico.Un campo elctrico es un campo de
fuerza creado por la atraccin y repulsin de cargas elctricas (la
causa del flujo elctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). El
flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.8.
Hable usted sobre el gradiente de potencial.El gradiente de
potencial es la relacin que da el valor de un campo elctrico en
cualquier punto del aislamiento, en funcin de la posicin de este
punto.