Laboratorio Electricidad y Magnetismo by Daniel Macias

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Laboratorio (Electricidad y Magnetismo) 2018 Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia Daniel Mendivelso Perdomo 201820017 Daniel Alejandro Hillon Macias 201821326 Jhon Edison Cuy Patarroyo 201820668 Camilo Alexander Largo 201821876

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

NORMAS DE SEGURIDAD Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillón

Cod. 201821326

Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo

Cod. 201821876

Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia

Correo De Contacto. daniel.hillon@uptc.edu.co

RESUMEN En este laboratorio se realizó una investigación para dar a conocer las diversas normatividad y simbología referente al uso respectivo del laboratorio de física (electricidad y magnetismo), por lo cual se desarrolló a partir de una adecuada búsqueda de los temas para una seguridad en el laboratorio y tener un desarrollo, crecimiento ante una oportuna de especificación de • elementos propuestos en el laboratorio, • para consiguiente reaccionar ante un • evento inoportuno. • INTRODUCCIÓN • La seguridad en el laboratorio requiere de • atención continua y esfuerzo común entre todos aquellos que realizan actividades en • este lugar, y depende de los hábitos de trabajo de los usuarios y su sentido de responsabilidad hacia la protección de

ellos mismos, sus compañeros, la comunidad y el medio ambiente que los rodea. La disciplina y una actitud de cooperación y de sentido común, no debe tomarse como una regla, sino más bien como una necesidad en el trabajo, así la seguridad e higiene deberán ser tomadas como una actividad inseparable a toda aquella actividad realizada en el laboratorio. MÉTODO EXPERIMENTAL Se desarrolló la investigación oportuna para poder dar la normativa para el uso laboratorio de física, específicamente en procesos o laboratorio de electricidad y magnetismo. Se consultó la simbología utilizada por norma de seguridad en el laboratorio y la simbología encontrada de equipos utilizados en dicho laboratorio. RESULTADO Y ANÁLISIS Normativas para el uso del laboratorio (Electricidad y Magnetismo) Los laboratorios deberán acondicionados, como mínimo, siguiente:

estar con lo

Un control maestro para energía eléctrica. Un botiquín de primeros auxilios. Extintores. Un sistema adecuado.

ventilación

Agua corriente. • Drenaje Señalamientos civil.

protección

Equipo de seguridad personal (guantes (látex, neopreno y resistentes a altas

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

temperaturas, lentes de seguridad, entre otros).

•

Al realizar actividades experimentales, nunca deberá estar una persona sola en los laboratorios. El mínimo de personas deberá ser, invariablemente de dos. En el caso de que uno de ellos sea alumno, deberá haber siempre un profesor como segunda persona. (personal a cargo del laboratorio) a) Profesor - Profesor

•

b) Profesor - Alumno

• •

c) Profesor – Técnico Académico d) Técnico Académico - Alumno Todas las actividades que se realicen en los laboratorios deberán estar supervisadas por un responsable. Responsable por grupo: Profesor encargado de impartir la materia de la cual se encuentre realizando trabajo experimental en el que participen alumnos. Corresponsable: Técnico encargado del laboratorio.

Académico

Nunca se debe trabajar solo. Use sólo instrumentos y herramientas eléctricas que tengan cables de corriente con tres conductores. Antes de manipular conductores desconéctese siempre la corriente. Revise los cables de corriente para ver si muestran deterioro. Cambie o repare los conductores o las puntas de prueba dañadas.

Use siempre zapatos y mantenerlos secos. Evítese estar parado sobre metales o concreto mojado. No utilice anillos u objetos metálicos, No operar instrumentos eléctricos con la piel mojada, No dejar desatendidos cautines calientes, No usar ropa suelta cuando este cerca de maquinaria, Usar gafas de seguridad al utilizar sustancias químicas o herramientas motorizadas. Conecte siempre al último, el cable o la punta de prueba al punto de potencial alto (NO conectar primero el conductor del lado vivo) Para las mediciones de alto voltaje, se recomienda que una segunda persona se ubique cerca del interruptor principal. Asegúrese de tener iluminación para realizar bien su trabajo. Sustancias liquidas no deben estar cerca de circuitos o equipos eléctricos. Antes de manipular cualquier aparato eléctrico o electrónico hay que asegurarse de que está desconectado y ha pasado un tiempo prudencial. Presentarse higiénicamente al taller y mantener la higiene durante toda la estancia en él. No correr dentro del taller.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

CONDICIONES Y EQUIPO DE SEGURIDAD •

El equipo de protección personal que será usado en los laboratorios y anexos de laboratorio donde se lleven a cabo trabajos de experimentación será:

•

Bata de algodón. Uso obligatorio, se recomienda que ésta sea de tela de algodón 100%, manga larga, de un largo hasta la rodilla, usarla preferentemente cerrada y evitar su uso en áreas fuera del laboratorio.

•

Lentes de seguridad (durante el tiempo que dure el experimento, siempre y cuando se requiera). En caso de lentes graduados, solicitar a los alumnos que sean de vidrio endurecido e inastillable, y uso de protectores laterales. Zapato cerrado y cómodo. Preferentemente de piel. debe evitarse el uso de zapatos perforados, sandalias y de tela, ya que no ofrecen protección. Guantes. En caso de que el experimento lo exija y a criterio del profesor. Se deben seleccionar lo adecuados para la actividad que se realizará. Toalla o lienzo de algodón. En los laboratorios y áreas en donde se realicen experimentos, queda prohibido fumar, consumir alimentos o bebidas. Por motivo de seguridad personal, se recomienda evitar el uso de lentes de contacto y artículos personales como anillos, brazaletes, relojes o cualquier otro que pudieran entorpecer el trabajo y contaminarse con sustancias de laboratorio. Usar cabello recogido, y queda prohibido el uso de maquillaje, esmalte para uñas o

cualquier otro producto cosmético durante las actividades de laboratorio. Todas las sustancias, equipos y/o materiales deberán ser manejados con el máximo cuidado, atendiendo a las indicaciones de los manuales de uso o de los manuales de seguridad; evitando realizar maniobras que puedan dañarlo y reportando cualquier anomalía que se presente, en cuanto a su uso. Las sustancias químicas, equipo y/o material no podrán sacarse fuera del laboratorio sin la autorización del Técnico Académico y/o Maestro encargado de las actividades en el laboratorio. Las puertas de acceso y salidas de emergencia deberán estar siempre libres de obstáculos, accesibles y en posibilidad de ser utilizadas ante cualquier eventualidad. Las regaderas y lavaojos deberán contar con el drenaje correspondiente, funcionar correctamente, estar lo más alejadas que sea posible de instalaciones o controles eléctricos y libres de todo obstáculo que impida su correcto uso. Los controles maestros de energía eléctrica y suministros de gas y agua, para cada laboratorio, deberán estar señalados adecuadamente, de manera tal que sean identificados fácilmente. En cada laboratorio, deberá existir al alcance de todas las personas que en él trabajen, un botiquín de primeros auxilios. Los extintores de incendio deberán ser de C02, o de polvo químico seco; deberán revisarse como mínimo una vez al semestre, y deberán recargarse cuando sea necesario, de conformidad con los resultados de la revisión o por haber sido utilizados.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Los sistemas de extracción de gases y campana deberán mantenerse siempre sin obstáculos que impidan cumplir con su función. Asimismo, deberán ser accionados al inicio del trabajo experimental, para verificar su buen funcionamiento; en caso contrario, se deberá avisar a la coordinación de mantenimiento, para que efectúen el mantenimiento preventivo o correctivo que se requiera. Los sistemas de suministro de agua corriente y drenaje deberán verificarse a fin de que estén en buen estado; en caso contrario, dar aviso al área de Mantenimiento para recibir el mantenimiento preventivo o correctivo que se requiera. Los lugares en que se almacenen reactivos, disolventes, equipos, materiales, medios de cultivo y todo aquello relacionado o necesario para que el trabajo en los laboratorios se lleve a cabo, estarán sujetos a este Reglamento en su totalidad. Queda prohibido arrojar desechos de sustancias al drenaje o por cualquier otro medio sin autorización. Los manuales de prácticas correspondientes deberán incluir la forma correcta de desechar los residuos. Para transferir líquidos con pipetas, deberá utilizarse la llenadora correspondiente. Queda prohibido pipetear con la boca. Al finalizar las actividades en el laboratorio, deberán verificar que queden • cerradas las llaves de gas y agua. En caso de requerir que algún equipo trabaje de manera continua, deberá dejarse en el • interior y en el exterior del laboratorio correspondiente en forma claramente

visible y legible, la información acerca del tipo de reacción o proceso en desarrollo, las posibles fuentes de problema, la manera de controlar los eventuales accidentes y la forma de localizar al responsable del equipo. Cuando se trabaje con sustancias tóxicas, nunca deberán tomarse frascos por la tapa o el asa lateral, siempre deberán tomarse con ambas manos, una en la base y la otra en la parte media. Además, se deberá trabajar en el área con sistema de extracción y equipo de protección personal. En cada laboratorio deberá existir, manera clara, visible y legible, información acerca de los teléfonos emergencia a los cuales llamar en caso requerido.

de la de de

NORMAS HIGIENE

SEGURIDAD

El equipo eléctrico es todo aquello que se utiliza para realizar operaciones que requieren de agitación, calentamiento, enfriamiento, bombeo, entre otros, y algunos otros instrumentos que se utilicen para realizar mediciones químicas o físicas, y que necesiten la corriente eléctrica para su funcionamiento. Al manejar equipo eléctrico tome en cuenta lo siguiente: Solo use equipo que se encuentre en buenas condiciones y diseñado adecuadamente. Si observa que el equipo tiene una pieza suelta, solicite inmediatamente una revisión.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

•

Inspeccione el equipo para detectar posibles daños. 4. Desconecte el equipo antes de someterlo a una revisión.

•

No juegue con los enchufes o conexiones. 6. Use cordones de extensiones cortos y solo cuando sea necesario.

•

Asegúrese de que la mesa donde se encuentre el equipo esté seca y que el área se encuentre libre de sustancias • inflamables.

•

No maneje equipo eléctrico con manos mojadas o sudorosas. Tampoco lo maneje cuando se encuentre parado sobre el piso • mojado. La conexión de los sistemas eléctricos a tierra es esencial para su operación • segura. Asegúrese que tanto el equipo como los enchufes a usar estén conectados a tierra. En las campanas de extracción los • enchufes deben colocarse por fuera para prevenir la producción de chispas eléctricas dentro de la misma.

•

Asegúrese de que las adiciones de un equipo eléctrico a los sistemas eléctricos ya existentes no sobrecarguen el sistema. Antes de desconectar un equipo, asegúrese de que los interruptores se encuentren en posición de apagado, esto • con el fin de que al momento de desconectarlo no origine la formación de • chispa. No almacene explosivos o líquidos inflamables en los refrigeradores o cerca • de motores eléctricos. El equipo eléctrico debe colocarse de tal manera que el agua o cualquier químico no tenga contacto con él. En caso de que el • contacto suceda accidentalmente, desconecte inmediatamente el equipo y no

utilice hasta que se haya limpiado e inspeccionado. REGADERAS Y LAVAOJOS Las regaderas y lavaojos al igual que el botiquín de primeros auxilios y los extinguidores forman parte del equipo para emergencias. Se utilizan para primeros auxilios en caso de salpicaduras de productos químicos y para extinguir ropas incendiadas. Cada usuario de productos químicos deberá conocer su funcionamiento y localización en el área de trabajo. Se recomienda que se encuentren cerca el lavaojos de la regadera, para en caso de necesitarse se puedan usar los dos al mismo tiempo. El agua o solución salina del lavaojos deberá cambiarse cada que su fecha de caducidad así lo requiera.

EXTINGUIDORES Todos los laboratorios deberán contar con extinguidores, estos equipos se usan para combatir el fuego o incendio. Se deben colocar en un lugar de fácil acceso y visible. Deberán inspeccionarse mensualmente para detectar sellos rotos y su funcionalidad. Cada extinguidor deberá llevar una etiqueta indicando con que clase o clases de fuego es efectivo, así como la fecha de su última inspección. Después de usar un extintor, deberá ser recargado o reemplazado inmediatamente.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Todos los laboratorios deben tener un extinguidor que sea de un tamaño adecuado y que sea del tipo apropiado. Extinguidores de Agua: estos son muy efectivos contra la quema de papeles y basura (Incendio de clase A) No deben ser usados en aparatos eléctricos, fuegos líquidos o de metal. Extinguidores de Dióxido de Carbono: Son efectivos contra los incendios de líquidos tales como los Hidrocarburos e incendios eléctricos ( Incendio de Clase B y C). Estos son recomendados contra incendios que están involucrados con instrumentos delicados y sistemas ópticos ya que estos no dañan este tipo de equipo. Estos extinguidores son menos efectivos contra papel, basura o incendios de metales y no deben ser usados contra fuegos de Litio, aluminio, y componentes con nitrógeno. Extinguidores de Polvo Seco: Son efectivos contra los incendios de líquidos e incendios eléctricos (Incendios de Clase

B y C). Estos son menos efectivos contra incendios de papel, basura o incendios de metal. Son usados generalmente cuando hay una gran cantidad de solventes presentes. Extinguidores “Met-L-X”: Tienen una formula granular son efectivos contra incendios de metal (Incendios de Clase D). En esta categoría están incluidos los incendios involucrados con magnesio, Litio, Sodio y Potasio y mezcla de metales reactivos. Estos extinguidores son menos efectivos contra el papel, basura, líquidos o incendios eléctricos. Simbología utilizada por norma de seguridad en el laboratorio. El etiquetado de un producto implica la asignación de unas categorías de peligro definidas y preestablecidas, identificadas mediante los pictogramas y/o las frases de riesgo (frases R). Las funciones y las distintas categorías, su descripción y su identificación.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Simbología encontrada de equipos utilizados en laboratorio.

Los pictogramas de peligro tendrán forma de cuadrado apoyado en un vértice. Llevarán un símbolo negro sobre un fondo blanco, con un marco rojo lo suficientemente ancho para ser

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO claramente visible. acatar cada una de ellas; por esto tener presente que el laboratorio es un sitio donde se puede experimentar y hacer buenos ejercicios de conocimiento pero siempre con una buena disposición de normatividad del sitio a trabajar. Es necesario tomar en cuenta que al trabajar en el laboratorio se corren ciertos peligros potenciales, cabe mencionar que, de estos peligros, el más difícil de controlar es la actitud personal, la irresponsabilidad y el descuido, una persona descuidada puede exponer a muchas otras a situaciones de riesgo. El presente reglamento y normatividad con respecto al trabajo en el laboratorio, se ha elaborado con el objetivo de que sirva como una guía en las actividades realizadas en el mismo. BIBLIOGRAFIA

Zarco R. E. 1998. Seguridad en

CONCLUSION La investigación es crucial para poder entender mejor como son las normas de laboratorio, ya que estas nos dejan ver que así sea un sitio controlado puede presentarse algún tipo de accidente, por eso debemos utilizar una vestimenta adecuada para evitar ciertos riesgos, tener en cuenta las normas básicas de seguridad ya que sería peligroso no

Laboratorios, Prevención de Accidentes y Primeros Auxilios en Laboratorios Químicos. 2ª edición. Ed. Trillas. México. D.F. Gaviño T. G., Juárez L. J.C. y Figueroa T. H. H. 2001. Técnicas Biológicas Selectas de Laboratorio y de Campo. 2ª edición. Editorial LIMUSA Noriega Editores. México. D.F. Álvarez C. C. R., Arce C. M. E., Tapia L. M. I., Castillón C. L., Moreno I. G. y Sánchez M. R. I. 2003. Manual de Seguridad para Laboratorios de la Universidad

Sonora.

PISSA-

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO UNISON. Hermosillo, Sonora, México. Norma Oficial Mexicana: NOM005STPS-1998. Relativa a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo para el manejo, transporte y almacenamiento de sustancias químicas peligrosas. Norma Oficial Mexicana: NOM010STPS-1999. Relativa a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se manejen, transporten, procesen o almacenen sustancias químicas capaces de generar contaminación en el medio ambiente laboral.Departamento de química orgánica, seguridad laboratorio químico.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LABORATORIO 2 ELECTROESTATICA. Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillon Cod. 201821326 Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo Cod. 201821876 Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia Correo De daniel.hillon@uptc.edu.co

Contacto.

RESUMEN Para este informe se realizaron los respectivos experimentos cumpliéndose el objetivo de observar, comprobar la electrización en objetos, analizar las formas de generar cargas eléctricas y estudiar los diferentes comportamientos que pueden presentar algunos cuerpos cargados, las reacciones de estos con el medio o con otros objetos según su carga, independiente de los objetos propuestos para esta práctica.

INTRODUCCIÓN La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática, la cual trata sobre los fenómenos relacionados con cargas eléctricas en reposo. Un átomo en condiciones normales es eléctricamente neutro, ya que posee la misma cantidad de cargas positivas y negativas. Cuando se provoca un desequilibrio en las cargas de un átomo se produce un ion, si

el átomo pierde una o algunas de sus cargas positivas adquiere carga negativa, si contrariamente el átomo pierde electrones quedar con un número mayor de cargas positivas, por lo que formar un ion positivo Existen varios tipos de electrización, uno de ellos es la electricidad por contacto, Consiste en cargar los cuerpos poniéndolo en contacto con otro previamente electrizado. En este caso, ambos quedarán cargados con carga del mismo signo (+ o -). La electrización por fricción se caracteriza por producir cuerpos electrizados con cargas opuestas. Esto ocurre debido a que los materiales frotados tienen diferente capacidad para *retener y entregar* electrones y cada vez que se tocan algunos electrones saltan de una superficie a otra, por último tenemos la electrización por fricción que se caracteriza por ser un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.

METODO EXPERIMENTAL Se extendió sobre una mesa un puñado de confeti, frote la regla o un peine de plástico sobre el pelo limpio y seco y acérquelo a los trozos de papel. Luego se retiraron los trozos de papel con su mano y colócalos sobre la mesa. Se acercó nuevamente el peine y se puede ver como los papelitos fueron atraídos por el peine con carga negativa. Como se demuestra en la figura 1 y 2.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Se construyó un electroscopio.

FIGURA 1 (Procedimiento experimento N⁰1)

FIGURA 2. (Procedimiento experimento N⁰1) Fuente: Grupo de física electricidad y magnetismo ingeniería de minas Uptc.

Se inflaron dos globos y se amarraron al techo, de manera que quedaron a la misma altura, se frotaron los globos con un trozo de tela y se dejaron suspendidos. Una vez los globos quedaron separados como se puede ver en la gráfica se pudo pasar la mitad y demás objetos entre estos dos. Como se demuestra en la figura 3.

FIGURA 3 (Procedimiento experimento N⁰2) Fuente: Grupo de física electricidad y magnetismo ingeniería de minas Uptc.

FIGURA 4(Procedimiento experimento N⁰3) Fuente: Grupo de física electricidad y magnetismo ingeniería de minas Uptc.

Con un pedazo de tela se froto la barra de PVC y se acercó la barra a la parte superior del electroscopio, poco a poco, sin tocarla, se observó lo ocurrido con las tiritas de aluminio conforme lo va acercando a la parte superior hasta que logra tocarlo. Descargue la barra tocándola con la mano. Repita varias veces.

FIGURA 5(Procedimiento experimento N⁰4)

Se elaboró un péndulo con ayuda de una esfera de icopor forrada con papel aluminio. Se frotaron las barras de diferentes materiales con acetato y

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO acerque la barra lentamente hasta tocar el péndulo.

FIGURA 6 (Procedimiento experimento N⁰5)

RESULTADOS Y ANALISIS Por medio de La ley de la conservación de la energía, podemos decir “la energía no se crea ni se destruye solo se transforma" Está en una norma básica que debemos conocer y presumir, puesto que tiene la utilidad de ayudar a conocer mejor como son los sistemas de transferencia y de cargas nos afectan cada día. Ya que en el mundo se maneja mucho los sistemas de electricidad que poseen los materiales ya que unos son conductores y nos ayudan a hacer transferencias de cualquier tipo de energía, así como otros que son aislantes y nos ayudan a repeler ciertos tipos de energía. Por lo cual, el procedimiento (FIGURA1) se dan la evidencia del efecto de la fricción o frotamiento entre objetos. Se frota dos cuerpos eléctricamente neutros, por lo cual, el peine o peinilla con el pelo genera una carga negativa (ganancia de electrones) y como tal los papeles poseen una carga positiva, dando la idea de la electrización (efecto

de ganar o perder electrones). Otro ejemplo que pretende dar una similitud, las fibras de una alfombra en un día seco son buenos conductores. Cuando usted camina sobre ella, la fricción de los zapatos contra las fibras hace que la carguen. Se cargar cuerpos y hacer transferencias de cargas a otros cuerpos, con 3 distintos métodos, y el comportamiento de las cargas en estos cuerpos. Sin embargo, sucede el mismo fenómeno electrostático con el experimento (FIGURA 2), pero el proceso electrostático está sometido por el contacto de dos objetos, ya que al estar cargada o hay ganancia de electrones genera una atracción del otro cuerpo involucrado en el experimento. De igual manera se genera el fenómeno independiente del objeto para poder producir electricidad, dando un concepto donde las cargas similares se repelan y las cargas opuestas se atraen. Ciertos materiales permiten que las cargas eléctricas se muevan con facilidad de una región del material a la otra (figura 4), mientras que otros no lo hacen. Dentro de un sólido metálico, como el alambre o metales con acetato, uno o más de los electrones externos de cada átomo se liberan y mueven con libertad a través del material, en forma parecida a como las moléculas de un gas se desplazan por los espacios de un recipiente. el electroscopio, instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas (figura 7) La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO de esfera, las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.

FIGURA 7 (Procedimiento experimento N⁰5)

En la practica se observo (figura 5) la diferencia entre unmaterial conductor y uno no conductor, se pudo evidenciar que el vidrio no es un buen conductor de electricidad por ende al acerca hacia la esfera cargada no se observa que se realice una fuerza de atraccion o repulsion sobre ella, mientras un material como el hierro ( Excelente conductor).

Conclusiones.  Mediante este experimento se pudo comprobar que al ser electrizado un cuerpo por los métodos propuestos como lo es (contacto, frotación, fricción) con otro cuerpo, se generan fenómenos, los cuales nos dan un indico de cargas o energía (protones) que están en nuestro entorno, pero a la simple vista no lo vemos (Los objetos con electricidad negativa atraen a aquellos con electricidad positiva,

mientras que los que tienen el mismo tipo de electricidad, se rechazan).  Al cargar el PVC y compararlo con el acero se evidencia (figura 5), que la atracción del PVC con la bola de aluminio se atrae a una gran distancia y con un tiempo más prolongado al compararlo con el acero, ya que el radio de atracción es menor, esto debido que el acero al ser un mejor conductor que el PVC tiende a descargar más rápido. Mostrándonos que el PVC, aunque conduce electricidad no es tan buen conductor como el acero, pero si mejor que el vidrio o la madera .  Existen materiales, los cuales son más propuestos a ser aislantes, conductores o semiconductores al ser electrizados por cuerpos externos .  La electrización es un fenómeno muy común en nuestro entorno aunque no lo creamos, ya que desde muy pequeños sabemos que está allí pero no sabemos como, desde cuando frotábamos las manos en nuestros televisores que soltaban un tipo de energía, o cuando nos quitábamos una camiseta, que en algunos casos pasa una leve carga de electricidad, son fenómenos que siempre están allí pero no sabemos que son o como funcionan, en estos tipos de laboratorio se aprende a descubrir en el como o el porque eso pasa, y es muy interesante saber que hay varias formas de electrizar un cuerpo y como reaccionan con otros cuerpos, ya que uno piensa que esta energia solo se destruye, cuando en realidad la energia se transfiere.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

BibliografÃa https://es.wikibooks.org/wiki/Elect ricidad/Electrost%C3%A1tica/Form as_de_cargar_un_cuerpo#:~:text=L a%20inducci%C3%B3n%20es%20un %20proceso,un%20objeto%20carga do%20por%20frotamiento.&text=S e%20dice%20que%20aparecen%20c argas%20el%C3%A9ctricas%20indu cidas.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillon Cod. 201821326 Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo Cod. 201821876 Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia Correo De daniel.hillon@uptc.edu.co

Contacto.

RESUMEN En esta práctica de laboratorio aprendimos, cual es la relación de la fuerza eléctrica con la carga y la distancia entre las cargas. Por lo tanto, se realizó la fuerza de atracción o de repulsión mediante una aplicación propuesta para el laboratorio. Está aplicación cuenta con un medidor de fuerza en Newton mediante una escala macro o escala atómica. el cual va siendo marcado por el movimiento de las partículas y respectivamente su carga y la distancia oportuna para la toma de medidas, posteriormente procedemos a tomar la medida de la carga que tiene las partículas al acercarse o alejarse dependiendo de su carga y distancia conectada a un multímetro procedemos a realizar los mismos pasos para las distancias y cargas respectivas a los experimentos. ley de coulomb nos ayuda mucho ya que en la vida cotidiana todos los cuerpos están cargados, aunque mínimamente o su carga es cero debido a que posee la misma carga de electrones y carga de protones.

INTRODUCCIÓN La ley de Coulomb es la ley física que rige la interacción entre objetos cargados eléctricamente. Fue enunciada por el científico francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), gracias a los resultados de sus experimentos mediante la balanza de torsión. En 1785, Coulomb experimentó innumerables veces con pequeñas esferas cargadas eléctricamente, por ejemplo acercando o alejando dos esferas, variando la magnitud de su la carga y también su signo. Siempre observando y registrando cuidadosamente cada respuesta. Estas pequeñas esferas pueden considerarse como cargas puntuales, es decir, objetos cuyas dimensiones son insignificantes. Y ellas cumplen, como se sabe desde la época de los antiguos griegos, que las cargas de igual signo se repelen y las de distinto signo se atraen. Con esto en mente, Charles Coulomb encontró lo siguiente: La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de la magnitud de las cargas. -Dicha fuerza siempre está dirigida a lo largo de la línea que une las cargas. -Finalmente, la magnitud de la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa las cargas. (Ley de Coulomb: explicación, fórmula y unidades, ejercicios, experimentos Lifeder, 2020).

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Experimento 1. Se fijó la carga q1 en -1 *10-6C y el radio de 0,03 m entre las dos cargas, y se modificó los valores de la carga q2, obteniendo los datos estipulados en la tabla 1.

Figura 1. Esquema que muestra la interacción entre cargas eléctricas puntuales. (Ley de Coulomb: explicación, fórmula y unidades, ejercicios, experimentos - Lifeder, 2020).

MÉTODO EXPERIMENTAL Se usó el simulador para la ley de coulomb. https://phet.colorado.edu/sims/html/c oulombs-law/latest/coulombslaw_es.html Para poder experimentar las fuerzas entre cargas variando su distancia entre ellas y su carga ( positiva o negativa ).

Imagen 1. Ilustración experimento 1

Q2 -10 -8 -6 -4 -2 -1 0 9 7 5 3 1

F(N) 998.617 798.893 599.700 399.447 199.723 99.852 0 898.755 699.032 499.308 299.584 99.852

Tabla 1. q2 variable

Experimento 2. Luego, se fijó la carga q2 con 4*10-6 y la distancia de 0,05 m, con ello se comenzó a variar la carga q1 tal y como se expresa en la tabla2.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

r(cm) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1.5

Imagen 2. IlustraciĂłn Experimento 2 1

Q1 -10 -8 -6 -4 -2 0 1 3 5 7 9

F(N) 143.801 115.041 86.280 57.520 28.760 0 14.380 43.140 71.900 100.661 129.421

Tabla 3. Distancia variable

RESULTADO Y ANĂ LISIS Con los datos obtenidos se realizĂł una grĂĄfica, como se demuestra en la grĂĄfica 1. DĂĄndonos cuenta, que la carga ejercida en q2, es variable entre la carga q1 y el radio entre estas dos partĂculas. F= đ??ž

Tabla 2. q1 variable

Experimento 3. Por Ăşltimo, se dejĂł las dos cargas q1 de 10*10-6 C y 2 de -10*10-6 C, fijas y se puso variable el radio entre las cargas. Como se expresa en la tabla3.

F(N) 89.876 110.957 140.430 183.419 249.654 359.502 561.722 998.617 2,246.888 4,585.485

đ?&#x2018;&#x201E;1 đ?&#x2018;&#x201E;2 đ?&#x2018;&#x2026;2

EcuaciĂłn Ley de coulomb

F(N) 1.000.000

800.000 600.000 400.000 200.000 0 0

GrĂĄfica 1. Q2 variable. Imagen 3. IlustraciĂłn Experimento 3 1

La tabla3, se desarrollĂł a partir de la variaciĂłn de la distancia entre cargas asignadas.

CĂĄlculo de pendiente de cada grafica a partir de su experimento propuesto. Grafica 1. đ?&#x2018;&#x161;=

đ?&#x2018;Ś2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ś1 đ?&#x2018;&#x201E;2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201E;1 = đ?&#x2018;Ľ2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ľ1 đ??š2â&#x2C6;&#x2019; đ??š1

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 9đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 â&#x2C6;&#x2019; 1đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 898.755 â&#x2C6;&#x2019; 99.855 đ?&#x2019;&#x17D; = đ?&#x;?. đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;&#x17D;đ?&#x;?đ?&#x;&#x2018;đ?&#x2019;&#x2122;đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x;&#x201D; Con los datos obtenidos se realizĂł el mismo procedimiento quĂŠ en el experimento 1. Con los cuales se diseĂąĂł una grĂĄfica, como se demuestra en la grĂĄfica 2. đ?&#x2018;&#x161;=

Parea la grĂĄfica siguiente se toma en cuenta la fĂłrmula de la ley de coulomb, variando la carga đ?&#x2018;&#x201E;1 .

F(N)

F(N) 1.200.000 1.000.000 800.000 600.000 400.000 200.000 0 10

GrĂĄfica 3. Distancia variable

Grafica3. đ?&#x2018;Ś2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ś1 đ?&#x2018;&#x201E;2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201E;1 = đ?&#x2018;Ľ2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ľ1 đ??š2â&#x2C6;&#x2019; đ??š1 1đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 â&#x2C6;&#x2019; 1đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 đ?&#x2018;&#x161;= 89.876 â&#x2C6;&#x2019; 4585.485 đ?&#x2019;&#x17D; = â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x;&#x2019;. đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;&#x2019;đ?&#x;&#x2013;đ?&#x;&#x2022;đ?&#x2019;&#x2122;đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;

140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 0

đ?&#x2018;&#x161;=

GrĂĄfica 2. Carga q1 variable

Grafica2. đ?&#x2018;Ś2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ś1 đ?&#x2018;&#x201E;2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201E;1 = đ?&#x2018;Ľ2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Ľ1 đ??š2â&#x2C6;&#x2019; đ??š1 9đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 â&#x2C6;&#x2019; 1đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 đ?&#x2018;&#x161;= 129.421 â&#x2C6;&#x2019; 14.380 đ?&#x2019;&#x17D; = đ?&#x;&#x201D;. đ?&#x;&#x2014;đ?&#x;&#x201C;đ?&#x2019;&#x2122;đ?&#x;?đ?&#x;&#x17D;â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x;&#x2013;

los valores de la fuerza frente al cuadrado del inverso de la distancia entre las cargas, son proporcionalmente (ascendente) , ya que la fuerza depende de las magnitudes de las cargas a experimentar.

F(N)

đ?&#x2018;&#x161;=

1.200.000 1.000.000 800.000 600.000 400.000

Realizamos una grĂĄfica en la cual observamos el suceso que se da al variar la distancia, pero con las cargas fijas, demostrado en la grĂĄfica 3.

200.000 0

0,05

0,1

0,15

GrĂĄfica 4.Fuerza en funciĂłn del cuadrado del inverso de la distancia entre las cargas

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Formula EnergĂa, a partir de su pendiente y el radio a tomar de cada experimento propuesto. đ?&#x2018;Źđ?&#x;&#x17D; =

đ?&#x;? â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2019;&#x17D;đ?&#x2019;&#x201C;Â˛ đ?&#x;&#x2019;đ?&#x153;Ť

Experimento 1 1 4đ?&#x203A;ą â&#x2C6;&#x2014; 1.0013đ?&#x2018;Ľ10â&#x2C6;&#x2019;6 â&#x2C6;&#x2014; (0.03)Â˛ đ??¸ = 811053 Experimento 2 1 đ??¸= 4đ?&#x203A;ą â&#x2C6;&#x2014; 6.95đ?&#x2018;Ľ10 â&#x2C6;&#x2019;8 â&#x2C6;&#x2014; (0.05)Â˛ đ??¸ = 1.56375 Experimento 3 1 1đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 â&#x2C6;&#x2019; (1đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;6 ) đ??¸= â&#x2C6;&#x2014; 4đ?&#x203A;ą â&#x2C6;&#x2019;4.4487đ?&#x2018;Ľ10â&#x2C6;&#x2019;10 đ??¸ = â&#x2C6;&#x2019;4.04đ?&#x2018;Ľ1013 đ??¸=

Las fuerzas que ejerce cada una de las cargas son importante para comprender los acontecimientos que pasan alrededor de nuestro entorno. Se deberĂan trabajar mĂĄs experimentos de estos tipos ya que nos dan una idea exacta de las unidades que maneja cada carga. Las cargas son mĂĄs importantes de lo que se pensaba ya que a ciertas distancias ejercen tanta fuerza que es complicado unir cargas opuestas. Las cargas son un sistema invisible al ojo humano, pero se puede observar los cambios que ocurren cuando estas estĂĄn cargas y cerca a otras cargas. Poseen la utilidad de atracciĂłn o repulsiĂłn de otras cargas esto quiere decir que si se cargan dos elementos con la misma o de diferentes cargas

pueden utilizarse para identificar distintos tipos de objetos o mantener un sistema aislado de otros. Teniendo en cuenta un promedio de la energĂa establecida en cada tabla propuesta para el laboratorio se puede evidenciar que hay una perdida en el sistema. Por lo cual, del siguiente procedimiento, se evidencia un promedio de perdida en el sistema a partir de los datos obtenidos de las tablas. â&#x2C6;&#x2018; đ??¸0 đ??¸0 = 3 811053 + 1.56375 + (â&#x2C6;&#x2019;4.04đ?&#x2018;Ľ1013 ) = 3 = â&#x2C6;&#x2019;1. 34đ?&#x2018;Ľ1013

CONCLUSIONES Se aprendiĂł, conociĂł, logro que a partir de un objeto cargado positivamente o negativamente con cargas iguales se repelen y con cargas contrarias se atraen, por lo cual se conoce que la fuerza es directamente proporcional a la carga elĂŠctrica. En cada tipo de experimento se puede identificar diferentes formas de explicar fenĂłmenos fĂsicos que se pueden ver pero no se podĂan expresar que pasaba con estos, bueno esto era en un pasado, hoy en dĂa se puede explicar todos los fenĂłmenos, aparte de poderlos explicar se pueden hacer experimentos de cĂłmo actĂşan estas fuerzas invisibles, con programas que muestran lo que pasa y como pasa, un ejemplo claro es el experimento

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO realizado, donde se puede experimentar que es lo que pasa y se pueden modificar cada una de estas características para seguir experimentado y demostrando que pasa a ciertos valores, esto nos deja en evidencia y un claro conocimiento de las demostraciones que nos expresan estos medios de experimentos ya que dejan en evidencia las unidades utilizadas. BIBLIOGRAFíA Lifeder. 2020. Ley De Coulomb: Explicación, Fórmula Y Unidades, Ejercicios, Experimentos - Lifeder. [online] Available at: <https://www.lifeder.com/ley-decoulomb/#:~:text=La%20ley%20de%2 0Coulomb%20es%20la%20ley%20f%C3 %ADsica,de%20sus%20experimentos% 20mediante%20la%20balanza%20de% 20torsi%C3%B3n.> [Accessed 7 July 2020].

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

LEY DE COULOMB Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro HillĂłn Cod. 201821326 Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo Cod. 201821876 IngenierĂa de minas Seccional Sogamoso Universidad PedagĂłgica Y TecnolĂłgica De Colombia Correo De daniel.hillon@uptc.edu.co

Contacto.

RESUMEN

En este laboratorio se aprendiĂł a identificar la relaciĂłn entre fuerza elĂŠctrica y campo elĂŠctrico, para lograr esto se iniciĂł con una carga elĂŠctrica fija positiva actuando frente a otra carga (mĂłvil) tambiĂŠn positiva, pero cambiando los valores de la carga, todo esto se realizĂł con una distancia fija entre las dos cargas, se continuĂł realizando este mismo procedimiento, pero esta vez cambiando la carga de la que esta fija. Para finalizar el experimento en el primer simulador se mantuvo el valor de las cargas fijas en ambas cargas y se hizo variar la distancia, con esto se culminĂł el anĂĄlisis en el primer simulador. Para la siguiente parte del laboratorio se aprovechĂł que el segundo simulador tiene la opciĂłn de poner las cargas negativas, entonces nuevamente se realizĂł el procedimiento de asignar un valor fijo a la carga fija y a la carga mĂłvil le dimos diferentes valores negativos, se realizĂł todo esto con una distancia fija entre las dos cargas. Se repitiĂł el mismo procedimiento, pero esta vez se le dio una

carga fija a la carga negativa y se variĂł los valores de la carga positiva. Cabe resaltar que se estuvo anotando cada uno de estos datos en sus respectivas tablas para poder establecer la relaciĂłn entre fuerza y campo elĂŠctrico realizando las respectivas graficas que nos muestra las diferencias entre estas relaciones. INTRODUCCIĂ&#x201C;N

La ley de Coulomb describe las fuerzas que actĂşan a la distancia entre dos cargas. Por medio del concepto de campo elĂŠctrico,

podemos

reformular

problema al separarlo en dos pasos distintos. Se Piensa que una de las cargas genera un campo elĂŠctrico en todo el espacio. La fuerza que actĂşa sobre una carga introducida en el campo elĂŠctrico de la primera es provocada por el campo elĂŠctrico en

posiciĂłn de

carga

introducida. El campo elĂŠctrico â&#x192;&#x2014;E es una cantidad vectorial que existe en todo punto del espacio. El campo elĂŠctrico en una posiciĂłn

indica

que actuarĂa sobre una positiva

fuerza

carga

puntual

unitaria si estuviera

esa

posiciĂłn. El campo elĂŠctrico se relaciona con la fuerza elĂŠctrica que actĂşa sobre una carga

arbitraria q con â&#x192;&#x2014; = đ??&#x201E;

đ??&#x2026; đ??Ş

expresiĂłn (đ?&#x;?)

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Las dimensiones del campo eléctrico son newton/coulomb. Podemos expresar la fuerza eléctrica en términos del campo eléctrico, ⃗ =qE ⃗ F Para una q positiva, el vector de campo eléctrico apunta en la misma dirección que el vector de fuerza. La ecuación para el campo eléctrico es similar a la ley de Coulomb. Asignamos a una carga q en el numerador de la ley de Coulomb el papel de carga de prueba. La otra carga (u otras cargas) en el numerador, qi crea el campo eléctrico que queremos

estudiar.

Figure 1. Simulador 1 para experimento de campos eléctricos.

Experimento 1. Se fijó la carga fija y una distancia entre las 2 cargas, y se procedió a variar la carga móvil. Obteniendo el dato en el simulador de la fuerza en Newton. Teniendo los datos obtenidos en el experimento 1 se aplicó la siguiente ecuación para obtener la intensidad del campo eléctrico. Ecuación 1. Experimento 2. Se fijó la carga móvil y una distancia entre las dos cargas, variando en este experimento la carga fija. Experimento 3.

MÉTODO EXPERIMENTAL Se

ingresó

link

http://labovirtual.blogspot.com/2012/03 /ley-de-coulomb.html, en el cual se realizó una simulación de campos eléctricos tal y como se demuestra en la figura 1.

En este experimento se procedió a modificar la distancia entre las dos cargas, fijando la carga móvil y la carga fija. A continuación, se ingresó al siguiente link https://phet.colorado.edu/sims/html/co ulombs-law/latest/coulombslaw_es.html, en cual también como en el anterior simulador se realizó una simulación de campos eléctricos tal y como se demuestra en la figura 2.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figure 2. Simulador 2 para experimento de campos eléctricos

Experimento 4. Se fijó la carga q1 y la distancia entre las cargas q1 y q2, y se procedió a modificar la carga q2 en valor negativo. Experimento 5. Se fijó la carga q2 en valores negativos y la distancia entre las cargas q1 y q2, en el cual se modificó la carga q1. RESULTADO Y ANÁLISIS

Experimento 1 Carga fija(Q): 20 μC: 20*10-6 C Distancia: 0,52 m Ley de coulomb: Se usa para obtener la fuerza (Atracción o repulsión) que se genera al interactuar dos o más cargas, la cual es proporcional al producto de las dos cargas, he inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. Obteniendo la fuerza mediante la aplicación de la ley de coulomb, y la carga, la cual en el experimento 1 se está variando, se procedió a aplicar la ecuación 1, con la cual se logró obtener el dato del campo eléctrico generado, como se ilustra en la tabla 1.

q(C) 10*10^-6 C 20*10^-6 C 30*10^-6 C 40*10^-6 C 50*10^-6 C 60*10^-6 C 70*10^-6 C 80*10^-6 C 90*10^-6 C

F(N) 7 13 20 26 33 40 46 53 60

E(N/C) 7*10^5 6,5*10^5 6,66*10^5 6,5*10^5 6,6*10^5 6,66*10^5 6,57*10^5 6,62*10^5 6,66*10^5

Tabla 1. Variación de carga q2, con carga q1 y distancia fija.

Con los datos obtenidos en el simulador se completó la tabla 1. En esta tabla se pudo observar qué a medida que a medida que se modificaba la carga móvil, la fuerza eléctrica iba aumentando, además de ello el campo eléctrico iba aumentando a medida que la fuerza eléctrica iba aumentando, por ende el campo eléctrico es directamente proporcional a la fuerza eléctrica, y las cargas eléctricas son inversamente proporcionales a el campo eléctrico. El vector E tiene la misma dirección qué F, y su signo depende del signo de la dirección de la carga Q. En la tabla 1, se establece un campo eléctrico mayor cuando la carga móvil es menor a la carga fija. Sucede lo contrario a la fuerza generada por las cargas. A una mayor carga móvil, mayor será la fuerza, en este caso de repulsión.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO fuerza de repulsiĂłn entre las cargas generadoras (la fuerza y energĂa del sistema serĂĄ en direcciĂłn al campo elĂŠctrico ),figura 3. Experimento 2 Carga mĂłvil(đ?&#x2018;&#x17E;0 ): 50ÎźC : 50*10-6 C Distancia: 159 cm: 1,59 m C Figure 3. Dibujo campo elĂŠctrico generado variando la carga đ?&#x2018;&#x17E;0

En la figura (3) se observa, quĂŠ la carga Q y las diferentes cargas đ?&#x2018;&#x17E;0 (mĂłvil) son positivas, se presenta una fuerza de repulsiĂłn entre las cargas. la fuerza, por ende, (energĂa ) serĂĄ en direcciĂłn a la direcciĂłn del campo elĂŠctrico. Al tener una carga fija de 20ÎźC, y el cambio de la carga mĂłvil, se evidencia que se presenta una diferencia entre cargas visibles, se genera un campo elĂŠctrico mayor a cargas con una similitud o con menor diferencia entre las cargas que estĂĄn variando. El experimento No. 1 nos da a entender que entre un campo elĂŠctrico y las cargas generadoras cumple el principio de superposiciĂłn, por lo que el campo (Total), es la suma vectorial de los campos elĂŠctricos creados por un punto por cada una de las cargas generadoras. En este caso la Tabla 1, nos da a entender que los campos elĂŠctricos generados por las cargas a estudiar son proporcionales. Mas sin embargo al aumentar la carga mĂłvil o que sea mayor a 0 (đ?&#x2019;&#x2019;đ?&#x;&#x17D; â&#x2030; đ?&#x;&#x17D;) frente a la carga fija Q, el campo elĂŠctrico entre estas cargas generadoras se mantiene constante o llega a un promedio, pero su fuerza aumentara por lo cual, el campo elĂŠctrico depende intrĂnsecamente de una fuerza y una carga , por ende abra una

En este experimento se fijĂł la carga đ?&#x2018;&#x17E;0 (mĂłvil), y la distancia, y se procediĂł a variar la carga Q, como se ilustra en la figura 5.

Figure 4. Experimento 2, variaciĂłn de carga Q

Con los datos obtenidos en el simulador, se procediĂł a aplicar la ecuaciĂłn de la ley de coulomb, con la cual obtenemos la Fuerza (N), y aplicando la ecuaciĂłn (1), se obtuvo el campo elĂŠctrico generado en este experimento, tal como se ilustra en la tabla 2. Q(C) 10*10^-6 20*10^-6 30*10^-6 40*10^-6 50*10^-6 60*10^-6 70*10^-6 80*10^-6 90*10^-6

F(N) 2 4 5 7 9 11 12 14 16

E(N/C) 4*10^4 8*10^4 1*10^5 1,4*10^5 1,8*10^5 2,2*10^5 2,4*10^5 2,8*10^5 3,2*10^5

Tabla 2. VariaciĂłn de carga Q, y campo elĂŠctrico generado

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Con los datos obtenidos en el simulador, se completĂł la tabla 2. En esta tabla se pudo ver que a medida que se fue modificando la carga fija, la fuerza elĂŠctrica desarrolla un aumentando teniendo en cuenta que la distancia entre las cargas era constante. La energĂa elĂŠctrica es directamente proporcional a la fuerza elĂŠctrica, ya que a medida que la fuerza elĂŠctrica iba aumentando, la energĂa elĂŠctrica tambiĂŠn iba aumentando.

Figure 5. Dibujo campo elĂŠctrico generado variando la carga Q

En la figura (5) se observa, quĂŠ la carga qo(mĂłvil) y las diferentes cargas Q(fijas) las cuales se variaron, son positivas, se presenta una fuerza de repulsiĂłn entre las cargas y la fuerza, por ende, la energĂa serĂĄ en direcciĂłn a la direcciĂłn del campo elĂŠctrico. El vector E tiene la misma direcciĂłn quĂŠ F, y su signo depende del signo de la direcciĂłn de la carga Q. El campo elĂŠctrico y las cargas generadoras en este experimento son directamente proporcional, podremos decir que depende de una carga y una distancia para poder cumplir lo mencionado, ya que al aumentar Q, sin modificar đ?&#x2018;&#x17E;0 aumentarĂĄ su fuerza y

energĂa de repulsiĂłn en direcciĂłn al campo elĂŠctrico. Experimento 3 Carga fija (Q): 20ÎźC: 20*10-6 C Carga mĂłvil (đ?&#x2018;&#x17E;): 50ÎźC: 50*10-6 C En este experimento se fijĂł la carga fija (Q) y la carga mĂłvil (q), en el cuĂĄl se modificĂł la distancia entre las 2 cargas, se puede apreciar en la figura 6. Obteniendo los datos necesarios para completar la tabla 2. r(m) 0,53 0,73 1,11 1,26 1,49 1,71 1,91 2,23 2,92

F(N) 32 17 7 6 4 3 2 2 1

E(N/C) 6,4E+05 3,4E+05 1,4E+05 1,2E+05 8,0E+04 6,0E+04 4,0E+04 4,0E+04 2,0E+04

Tabla 3. VariaciĂłn de la distancia entre las cargas fijas

En esta tabla se pudo ver quĂŠ a medida que se va aumentando la distancia entre las cargas va disminuyendo la fuerza elĂŠctrica que se ejerce en las 2 cargas. TambiĂŠn se pudo concluir que el campo elĂŠctrico es directamente proporcional a la fuerza pues a medida que la fuerza elĂŠctrica va disminuyendo, la energĂa elĂŠctrica a su vez lo estĂĄ haciendo.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO energía eléctrica que se presenta se va disminuyendo considerablemente. Experimento 4. Usando el segundo simulador en el cual se puede establecer cargas negativas, en este experimento se fija la distancia entre las cargas y la carga q1 se deja fija, en el cual se varió la carga q2 con valores negativos.

Figure 6. Campo eléctrico generado variando la distancia entre las cargas eléctricas

q1: 2μC: 2*10-6C r: 3 cm: 0,03 m

Al tener una distancia corta entre cargas se genera un aumento en la fuerza del sistema y de igual en el campo eléctrico.

Se estableció valores negativos en el simulador 2, con los cuales mediante la ley de coulomb con la cual obtenemos la Fuerza eléctrica generada entre las 2 cargas dependiendo de la distancia que se manejó, que en este experimento fue de 0,03 m, mediante el uso de la ecuación 1, para la obtención del campo eléctrico generado por las dos cargas obtenemos los datos establecidos en la tabla 4.

La fuerza y el campo eléctrico es proporcional a la distancia entre cargas, es decir, a una mayor distancia entre las cargas generadoras hay menor fuerza y campo eléctrico, sin embargo, a una menor distancia entre las cargas generadoras, la fuerza y campo eléctrico es potencialmente mayor en comparación a las demás tablas.

q2(C) --10*10^-6 --9*10^-6 --8*10^-6 --7*10^-6 --6*10^-6 --5*10^-6 --4*10^-6 --3*10^-6 --2*10^-6 --1*10^-6

E(N/C) 7,0E+05 6,0E+05 5,0E+05 4,0E+05 3,0E+05

2,0E+05 1,0E+05

F(N) 199,723 179,751 159,779 139,806 119,834 99,862 79,889 59,917 39,945 19,972

E(N/C) -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07 -1,997E+07

Tabla 4. Variación de la carga q2(Negativos)

0,0E+00

Grafica 1, Radio vs Campo eléctrico

En esta gráfica se logró concluir apoyándose de la tabla 3, qué teniendo dos cargas con valores fijos, que a medida que las dos cargas se van apartando la

Con esta tabla, se logró interpretar que a medida que disminuye la carga q2 con respecto a la carga q1, va aumentando la fuerza eléctrica que se genera entre las dos cargas, pero el campo eléctrico generado varia muy poco en consideración con la variación de la fuerza eléctrica.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 7 6 5 4 3 2 1

125,826 107,851 89,876 71,9 53,925 35,95 17,975

1,7975E+07 1,7975E+07 1,7975E+07 1,7975E+07 1,7975E+07 1,7975E+07 1,7975E+07

Tabla 5. Variación de carga q1 con carga q2 negativa

Figure 7.Dibujo de campo eléctrico con variaciones carga q2(Negativa)

En esta grafica pudimos evidenciar que a medida que aumentamos la carga negativamente se genera una fuerza de repulsión entre las cargas.

Experimento 5. Carga q2: -5μC: -5*10-6 r: 5 cm: 0,05 m En este experimento se dejó fija la carga 2 pero con valores negativos, igualmente como en el anterior experimento, se dejó la distancia fija, y se varió la carga q1, con los datos obtenidos en la simulación se procedió a aplicar la ecuación de Bernoulli con la cual se obtuvo la fuerza eléctrica, dato necesario para poder conocer el campo eléctrico generado mediante la aplicación de la ecuacion1. Como podemos evidenciar en la tabla 5. Carga q2: -5μC: -5*10-6 r: 5 cm: 0,05 m q1(μC) 10 9 8

F(N) E(N/C) 179,751 1,7975E+07 161,776 1,7975E+07 143,801 1,7975E+07

En este experimento se logró evidenciar que a medida que la carga q1 va aumentando considerablemente teniendo la carga q2 fija, la fuerza eléctrica que se genera va aumentando en gran magnitud, pero el campo eléctrico generado entre las cargas varia muy poco. De manera de comparación entre la tabla 4 -5 las cargas que se asigna para el experimento juegan un papel muy importante tanto en la dirección y magnitud de la fuerza y el campo eléctrico generado por estas cargas. Mas sin embargo al tener cargas energéticamente de atracción independiente de que carga es negativa o positiva y la magnitud que esta represente, se establece que la fuerza es proporcional a las variaciones de atracción entre cargas y su campo eléctrico intrínseco entre ellas se vuelve constante o llega a un equilibrio energético o una superposición entre cargas generando un promedio o de campo eléctrico, independiente de las variaciones que se le puedan hacer al experimento ( cargas, diámetro)

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figure 8. Variación de carga q1 con carga q2 fija(Negativa)

En esta grafica se logró evidenciar que a medida que se va aumentándola carga eléctrica 1 positivamente teniendo la carga q2 con un valor fijo y negativo, que se genera una mayor fuerza de atracción a medida que q1 aumentaba.

CONCLUSIONES

Se logró concluir que en el simulador 1 al manejar mayor carga se logra evidenciar en las tablas variación notable en los datos de campo eléctrico, pero en el simulador dos al manejar pequeñas cargas, el campo eléctrico evidenciado es muy pequeño y en notación científica no se logra ver la diferencia entre un campo y otro. Se pudo observar que existen cargas eléctricas que cumplen con el fenómeno principal de la electrostática de atracción y repulsión. De lo anterior se puede concluir que la materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. A través de la realización de estas experiencias y al analizar los fenómenos físicos que ocurren al cargar eléctricamente un cuerpo, se puede: -Determinar el signo de la carga que puede presentar un cuerpo cuando es cargado por un proceso de electrificación. -Concluir que la máxima

transferencia de electrones entre cuerpos se encuentra en el punto más cercano al cuerpo que está cargado por una fuente externa a su vez que el otro cuerpo se carga por inducción y queda polarizado. -Por medio de los diferentes experimentos llevados a cabo pudimos dar respuesta a los diferentes fenómenos planteados y explicar por qué suceden, teniendo un mejor concepto y claridad de lo que llamamos “Electrostática”.

BIBLIOGRAFÍA https://es.khanacademy.org/science/ele ctrical-engineering/eeelectrostatics/ee-electric-force-andelectric-field/a/ee-electric-field

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

LINEAS DE CAMPO ELÉCTRICO Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillón Cod. 201821326 Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo Cod. 201821876 Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia Correo De daniel.hillon@uptc.edu.co

Contacto.

RESUMEN

En este laboratorio se aprendió a reconocer y entender el comportamiento de las líneas de campo eléctrico generadas por cargas positivas y negativas. Para esto se representó gráficamente las líneas de campo de las interacciones entre las cargas. A continuación, se relata de forma breve el procedimiento que se llevó a cabo para esta actividad. Lo primero que se realizó abrir el simulador de campos eléctricos que permite observar el comportamiento de las líneas eléctricas añadiendo diferentes cargas positivas y negativas. Se inició agregando una carga positiva de 1nC en el espacio del simulador, se observó las líneas de campo generadas, se midió la magnitud del campo eléctrico generado en diferentes puntos y a diferentes distancias con ayuda del sensor y metro que tiene el simulador. Se repitió el proceso duplicando y triplicando el valor de la carga. Luego se realizó el mismo proceso añadiendo una carga negativa de 1nC.,

Agregando dos cargas de mismo signo y se observó el comportamiento de estas, se analizó que sucedía cuando se alejaban y acercaban estas cargas. Para finalizar con el trabajo en el simulador se añadió más de dos cargas del mismo signo, se acercó y alejó las cargas para proceder al análisis de las reacciones entre ellas. Para finalizar se realizó las respectivas graficas de cada uno de estos procedimientos, para tener una mejor claridad de la interacción de estas líneas de campo eléctrico. INTRODUCCIÓN

Para entrar un poco más en contexto con el tema que se está tratando en esta práctica, se explica brevemente el concepto de líneas de campo eléctrico y sus principales características. Una carga eléctrica puntual q (carga de prueba) sufre, en presencia de otra carga q1 (carga fuente), una fuerza electrostática. Si se elimina la carga de prueba, se puede pensar que el espacio que rodea a la carga fuente ha sufrido algún tipo de perturbación, ya que una carga de prueba situada en ese espacio sufrirá una fuerza. La perturbación que crea en torno a ella la carga fuente se representa mediante un vector denominado campo eléctrico. La dirección y sentido del vector campo eléctrico en un punto vienen dados por la dirección y sentido de la fuerza que experimentaría una carga positiva colocada en ese punto. Como se refleja en la figura 1.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figure 9. Campos eléctricos

Figure 10.Simulador para experimento de líneas de campo eléctrico.

Las propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en: o El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto. o Las líneas de campo eléctrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas. o El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.

Experimento 1. Se fijó la carga positiva de (1nC) en cualquier punto del espacio de trabajo, y se procedió a colocar sensores en diferentes partes del simulador. Mediante el uso del metro que aporta el simulador, se midió la distancia entre la carga y el sensor. Se repitió el mismo procedimiento aumentando las cargas. Como se demuestra en la figura 3.

o La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto. o Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos vectores campo eléctrico distintos. o A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son radiales, comportándose el sistema como una carga puntual.

MÉTODO EXPERIMENTAL ingresó al siguiente

link

https://phet.colorado.edu/sims/html/ch arges-and-fields/latest/charges-andfields_es.html, en el cual se realizó una simulación de líneas de campo eléctrico. Como se evidencia en la figura 2.

Figure 11Experimento 1 líneas de campo eléctrico con carga positiva

Experimento 2 Se fijó una carga negativa de (-1nC) dentro del espacio de trabajo, se ubicaron sensores en diferentes partes del espacio de trabajo y se midió la magnitud del campo eléctrico en cada sensor, se repitió el mismo procedimiento modificando la distancia entre los sensores y la carga. Tal y como se demuestra en la figura 4.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figure 12. Experimento 2, líneas de campo eléctrico con carga negativa

Figure 14. Experimento 4, líneas de campo eléctrico con 2 cargas de diferentes signos

Experimento 3.

Experimento 5

Se arrastró dos cargas del mismo signo dentro del espacio de trabajo, se ubicó sensores para medir la distancia en diferentes puntos, se repitió el procedimiento duplicando y triplicando las cargas, figura 5.

Para este experimento se arrastró dos cargas del mismo signo y una de signo contrario, en el cual se observó las líneas de campo generado, en el cual se realizó la medición mediante el uso sensores y del metro. Como se demuestra en la figura 7.

Figure 13.Experimento 3, líneas de campo eléctrico con 2 cargas del mismo signo

Figure 15.Experimento 5, líneas de campo eléctrico mediante la aplicación de 2 cargas del mismo signo y una de signo contrario

Experimento 4 En este experimento se procedió a aplicar 2 cargas de signos contrarios, en el cual se modificó la distancia entre las cargas. Además de ello se midió la magnitud del campo eléctrico generado entre las cargas mediante el uso de sensores y el metro. Como se demuestra en la figura 6.

RESULTADO Y ANÁLISIS

Experimento 1 En este experimento se arrastró una carga positiva de (1nC) dentro del espacio de trabajo, en el cual se pudo evidenciar que las líneas de campo eléctrico se repelen ante la presencia de una carga positiva, mediante el uso de los sensores se logró apreciar que a medida que se acerca el sensor a la carga eléctrica se presenta una mayor intensidad de repulsión del campo eléctrico, tal y como se evidencia en la figura 8.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO que la fuerza entre más cerca mayor será y entre más lejos menor será. Experimento 2

Figure 16Carga positiva dentro del espacio

Luego, se procedió a aumentar la carga positiva a (2nC), con la cual se logró visualizar que medida que se aumenta la carga, se aumenta la intensidad del campo eléctrico. Figura 9.

En este experimento se arrastró una carga negativa de (-1nC) dentro del espacio de trabajo, en el cual se logró evidenciar que las líneas de campo con respecto a la carga, presentan una fuerza de atracción con la carga, además de ello se evidencio mediante el uso de los sensores, que entre más reducida sea la distancia entre las líneas de campo eléctrico y la carga, mayor será su intensidad. Como se evidencia en la figura 10.

Figure 18. Intensidad de líneas de campo eléctrico con una carga negativa Figure 17.Aumento de carga positiva

Al desplazar la carga a través del campo, las fuerzas del campo eléctrico varían porque entre más lejos este la energía del campo será menor, por lo

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Con la tabla anterior, se evidencia que a medida que se reduce la distancia entre los sensores y la carga, la intensidad del campo eléctrico será mayor. Experimento 3 En este experimento se arrastró dos cargas del mismo signo, logrando evidenciar que tanto si son dos cargas positivas o dos cargas negativas, a medida que se reduce el diámetro entre las cargas, aumenta la intensidad del campo eléctrico que se presenta, pero si la distancia entre las cargas aumenta, la intensidad del campo eléctrico que se presenta reduce, tal como se logra visualizar en la figura 11.

Figure 19. Intensidad de líneas de campo eléctrico con dos cargas de igual signo

Sin embargo, las líneas equipotenciales generadas por los campos en los cuales las cargas son de igual signo, estas líneas no lograrían llegar a rozarse o

hacer intercambio o transformación de energía Experimento 4. En este experimento se arrastró dos cargas de diferente signo, en el cual se logró evidenciar que a medida que el diámetro entre las cargas disminuía, la intensidad del campo eléctrico generado decrece. Además de ello se logró evidenciar que las dos cargas se acercan hasta lograr un diámetro muy corto, la intensidad del campo eléctrico también decrecerá generando una presión sobre la carga que finalmente experimentará una fuerza. Se pudo evidenciar en la figura 11 que, mediante el uso de los sensores, que las líneas de campo eléctrico, aumentan solo si están cerca de una carga, pero al dirigirse hacia otra carga de diferente signo, su intensidad tiende a disminuir. Estas líneas de campo eléctrico al tener dos cargas de diferente signo, se evidencia a partir de los sensores que hay un continuo movimiento de energía y dependiendo de la ubicación de los sensores en su determinado campo eléctrico, puede tener una fuerza de repulsión o atracción generadas por las cargas presentes. Por lo cual cuando se acerca o disminuye la distancia entre las dos cargas, ocurre un fenómeno en el cual la intensidad del campo eléctrico disminuye, ya que lograría teóricamente un equilibrio entre las cargas, es decir un estado neutro. Cabe aclarar que tanto la intensidad, la fuerza, y el campo donde se genera las líneas de campo eléctrico, van a variar o

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO dependen intrínsecamente, de la cantidad de carga positiva o negativa que esta manifieste, es decir, cuanta cantidad de repulsión o atracción hay entre cargas. Como se evidencia en la figura 12.

ello mediante el uso de sensores se comprobó que a medida que se aumenta las cargas ya sea positiva o negativamente, llega un punto en el cual cuando supera en gran número o un crecimiento de tipo exponencial, se presenta una gran fuerza de atracción o repulsión sobre las demás cargas. Como se evidencia en la figura 13.

Figure 21.Lineas de campo eléctrico con presencia de 2 cargas negativas y una positiva Figure 20. Líneas de campo eléctrico con presencia de dos cargas de diferente signo

CONCLUSION Experimento 5. En este experimento se genera el mismo fenómeno que en el experimento anterior, puesto que se presenta dos cargas del mismo signo y una carga de signo opuesto. Sin embargo, se somete a las mismas interacciones, pero a diferencia que al tener una carga ya sea positiva o negativa de demás, se genera un movimiento continuo de campo eléctrico. Como se pudo evidenciar en la figura 12 en la cual, se mantiene un flujo constante entre sus cargas, además de

A partir de los experimentos y los datos obtenidos en las gráficas de líneas de campo y superficies equipotenciales se concluye que las líneas de campo salen de todo objeto cargado positivamente y para el caso de objetos cargados negativamente las líneas de campo van entrando sobre el objeto. De igual manera encontramos corroboramos que las líneas de campo jamás se cruzan a lo largo de su trayectoria y su dirección en un punto es tangente a las líneas de campo.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Se aclaró que a partir de un campo eléctrico es propiamente proporcional a la distancia entre las cargas generadoras y un punto aleatorio donde se pueda calcular el campo eléctrico, cabe aclarar que la dirección ya se positiva o negativa depende de la misma (carga), por consiguiente, si se le duplica o triplica la carga, las línea de campo y las superficies equipotenciales cambiara por la carga ejercida

BIBLIOGRAFÍA https://es.khanacademy.org/science/el ectrical-engineering/eeelectrostatics/ee-electric-force-andelectric-field/a/ee-electric-field HyperPhysics.”Cam electrico”, descargado de http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/electric/el efie.html YOUN,HUGNH D.Y ROGER A.FREEDMAN(2009) física universitaria con física modera,volumen

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO potencia, una vez se tuvo esto, se buscó

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillón 201821326

Cod.

Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo

Cod. 201821876

Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia

Correo De Contacto. daniel.hillon@uptc.edu.co

RESUMEN

En la presente practica de laboratorio se aprendió a reconocer y entender las superficies equipotenciales, características, y su relación con el campo eléctrico según la relación de sus cargas. Para llevar a cabo esta práctica se utilizó el simulador ya usado en laboratorios pasados. Para iniciar se agregó una carga positiva mayor a 9 nC, con ayuda de las herramientas que tiene el simulador se halló un equipotencial y luego se trazó una circunferencia que representa dicha

por lo menos diez coordenadas x, y que se utilizaron para trazar la curva equipotencial de la gráfica en el papel milimetrado donde la carga estará en el origen. Se realizó este mismo procedimiento con diferentes cargas positivas y negativas. Se continuó realizando este mismo procedimiento, esta vez con dos cargas del mismo signo y luego de signos contrarios, teniendo el mismo valor potencial, se realizó la respectiva toma de coordenadas de cada uno de ellos y se graficó en el papel milimetrado para analizar su comportamiento. Para

concluir

con

trabajo

laboratorio se añadió 5 cargas del mismo signo y magnitud en el eje Y separadas a la misma distancia una de la otra, una vez se tuvó esto se realizó el mismo procedimiento que con las cargas anteriores,

graficó

tomó

pantallazos del trabajo en el simulador para obtener un análisis más claro y preciso. INTRODUCCIÓN

Para entrar un poco más en contexto con el tema que se está tratando en esta práctica, se explicara brevemente el concepto de superficies equipotenciales. 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

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO MÉTODO EXPERIMENTAL

concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte). Por otra parte, para que el trabajo realizado por una fuerza sea nulo, ésta debe ser perpendicular al desplazamiento, por lo que el campo

ingresó

link

https://phet.colorado.edu/sims/html/charge s-and-fields/latest/charges-andfields_es.html, en el cual se realizó una simulación de superficies equipotenciales, como se demuestra en la figura 2.

eléctrico (paralelo a la fuerza) es siempre perpendicular a las superficies equipotenciales. En la figura anterior (a) se observa que en el desplazamiento sobre la superficie equipotencial desde el punto A hasta el B el campo eléctrico es perpendicular al desplazamiento. 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

una

misma

superficie equipotencial es nulo. Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.

Figura 3. Simulador para simulación de superficies equipotenciales

Experimento 1. Se fijó una carga positiva de 12 nC hacia el espacio de trabajo, se procedió a encender en el simulador el voltaje y la grilla en la parte superior derecha del simulador, se ubicó el medidor de voltaje a una cierta distancia de las cargas y mediante el uso del metro perteneciente al simulador se procedió a medir la distancia entre las cargas y el voltaje fijado, se realizó 10 mediciones con el uso del metro alrededor de la carga, cuyo valor de potencial era el mismo, se repitió el mismo procedimiento con la misma cantidad de carga, pero variando el voltaje con cuatro valores distintos y trazando la curva equipotencial, como se expresa en la figura 3.

Figura 2. Diferencia entre línea de campo eléctrico y superficie equipotencial

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Experimento 3. Se fijó dos cargas positivas, cada una de (1nC) hacia el espacio de trabajo, se procedió a encender en el simulador el voltaje y la grilla en la parte superior derecha del simulador, se ubicó el medidor de voltaje a una cierta distancia Figura 4. Experimento 1. Superficie equipotencial con aplicación de 12 cargas positivas

Experimento 2 Se fijó 1 carga negativa de (-17nC), hacia el espacio de trabajo, se procedió a encender en el simulador el voltaje y la grilla en la parte superior derecha del simulador, se ubicó el medidor de voltaje a una cierta distancia de las cargas y mediante el uso del metro perteneciente al simulador se procedió a medir la distancia entre las cargas y el voltaje fijado, se realizó 10 mediciones con el

de las cargas y mediante el uso del metro perteneciente al simulador se procedió a medir la distancia entre las cargas y el voltaje fijado, se realizó 10 mediciones con el uso del metro alrededor de la carga, cuyo valor de potencial era el mismo, se repitió el mismo procedimiento con la misma cantidad de carga, pero variando el voltaje con cuatro valores distintos y trazando la curva equipotencial, como se expresa en la figura 5.

uso del metro alrededor de la carga, cuyo valor de potencial era el mismo, se repitió el mismo procedimiento con la misma cantidad de carga, pero variando el voltaje con cuatro valores distintos y trazando la curva equipotencial, como se expresa en la figura 4.

Figura 6. Experimento 3. Superficie equipotencial con aplicación de 2 cargas positivas

Experimento 4 Se fijó dos cargas de signo contrario hacia el espacio de trabajo, se procedió a encender en el simulador el voltaje y la grilla en la parte superior derecha del simulador, se ubicó el medidor de voltaje Figura 5. Experimento 2. Superficie equipotencial con aplicación de 17 cargas negativas

a una cierta distancia de las cargas y mediante el uso del metro perteneciente al simulador se procedió a medir la distancia entre las cargas y el voltaje

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO fijado, se realizó 10 mediciones con el

eléctrico con respecto a la carga,

uso del metro alrededor de la carga,

presentan una fuerza de repulsión,

cuyo valor de potencial era el mismo, se

mediante el uso del medidor de voltaje

repitió el mismo procedimiento con la

se ubicó a un voltaje de 215 V. En el cual

misma cantidad de carga, pero variando

se comprobó que con una carga positiva

el voltaje con cuatro valores distintos y trazando la curva equipotencial, como se

genera una circunferencia alrededor de la carga teniendo como base el voltaje,

expresa en la figura 6.

como se demuestra en la figura 7.

Figura 7.Experimento 4. Superficie equipotencial con aplicación de dos cargas de diferente signo

Experimento 5 Se arrastró 5 cargas del mismo signo y de igual magnitud hacia el espacio de trabajo, estas cargas se ubicaron a lo largo del eje vertical separadas a distancia similar una con otra, se procedió a realizar el mismo procedimiento como en los experimentos anteriores, como se demuestra en la figura 7.

RESULTADO Y ANÁLISIS

Experimento 1 En este experimento se arrastró una carga positiva de 12 nC hacia el centro del espacio de trabajo, en el cual se logró evidenciar que las líneas de campo

Figura 8. Voltaje de 215V con una carga de 12 nC

Se usó el metro perteneciente al simulador para medir la distancia entre la carga y el voltaje de 215 V, en el cual se realizó 10 mediciones en diferentes puntos, teniendo como base fija el voltaje de 215 V. Como se puede ilustrar en la tabla 1. Puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X(cm) 50 -50 0 0 30 -40 -40 40 -48.5 48.5

Y(cm) 0 0 50 -50 40 31 -30 -30 10 10

Tabla 6 Coordenadas de puntos con un voltaje de 215 V.

En la tabla 1, se puede visualizar las coordenadas (X,Y) de 10 puntos, ubicados

primera

superficie

equipotencial. Se aprecia que el potencial

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO es

constante

sobre

una

línea

una carga positiva es una circunferencia

equipotencial, por eso todos los puntos

constante,

marcados en esta línea tienen el mismo

verificar con las coordenadas tomadas.

valor de voltaje a unas coordenadas distintas. Luego, se procedió a cambiar el voltaje ubicándolo a un voltaje con respecto a la

según

como

puede

Se continuo a generar una nueva línea equipotencial, variando el voltaje por 71,85 V, como se aprecia en la figura 9

carga de 12 nC, de 133,5 V. Como se demuestra en la figura 8.

Figura 10. Voltaje de 71,85V con una carga de 12 nC

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual Figura 9. Voltaje de 133,5 V con una carga de 12 nC.

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde la carga hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 2. puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X(cm) 80 -80 0 0 70 -70 -40 40 50 -50

Y(cm) 0 0 80 -80 40 40 -70 -70 60 -60

Tabla 7. Coordenadas de puntos con un voltaje de 133,5 V

En la tabla 2, se logró conceptualizar que la línea equipotencial que se genera con

se realizó 10 mediciones desde la carga hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 3. puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X(cm) 150 -150 0 0 140 -140 -140 140 100 -50

Y(cm) 0 0 150 -150 50 50 -60 -60 110 140

Tabla 8. Coordenadas de puntos con un voltaje de 71,85V

En la tabla 3, se logró interpretar tal y como se interpretó en las líneas equipotenciales anteriores que a medida que se varia el voltaje, teniendo fija la carga, se genera una línea equipotencial sobre esta en forma de circunferencia,

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO esto quiere decir interpretando los

equipotenciales anteriores que a medida

datos de la tabla 3, que a coordenadas

que se varia el voltaje, teniendo fija la

distintas teniendo el voltaje fijo, se

carga, se genera una línea equipotencial

genera una circunferencia sobre este.

sobre esta en forma de circunferencia,

Para finalizar, se generó una línea equipotencial sobre la misma carga, variando el voltaje por 54,28 V, como se aprecia en la figura 10.

esto quiere decir interpretando los datos de la tabla 3, que a coordenadas distintas teniendo el voltaje fijo, se genera una circunferencia sobre este. Con base en las diferentes líneas equipotenciales que se generaron, se logró

estructurar

una

superficie

equipotencial en la cual se genera con una carga positiva de 12 nC, como se demuestra en la figura 11.

Figura 11. Voltaje de 54,28V con una carga de 12 nC

En la figura 10 se evidencia la superficie con

valor

Voltaje.

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde la carga hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 4. puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X(cm) 200 -200 0 0 190 -190 -190 190 130 -130

Y(cm) 0 0 200 -200 60 60 -60 -60 150 150

Tabla 9. Coordenadas de puntos con un voltaje de 54,28V

En la tabla 4, se logró interpretar tal y como

interpretó

las

líneas

Figura 12. Superficie equipotencial con aplicación de una carga positiva

En la figura 11, muestra coordenadas en las que el voltaje es constante. Además de ello se logró interpretar que las

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO superficies

equipotenciales,

son

perpendiculares a las líneas de campo eléctrico, teniendo como base que la carga es positiva, se interpretó que a medida

que

las

superficies

equipotenciales se alejan de la carga, su voltaje va disminuyendo considerablemente, teniendo en cuenta que las líneas de campo eléctrico con respecto a la carga se repelen. Las líneas de campo son paralelas entre

Figura 13. Superficie equipotencial con una carga de -17 nC, a un voltaje de -300,6V

Se usó el metro perteneciente al simulador para medir la distancia entre

sí. Se logró observar que, si se tienen dos configuraciones de electrodos, las

la carga y el voltaje de -300,6 V, en el cual se realizó 10 mediciones en

superficies equipotenciales son casi paralelas y con igual magnitud, pero signo contrario, un potencial que inicia en 0 V en la placa se genera entre ellas. La línea de campo aumenta a medida que

puede ilustrar en la tabla 5.

diferentes puntos, teniendo como base fija el voltaje de -300,6V. Como se

Puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

se acerca al espacio correspondientes cargas, se representan de forma que tiene conectado el terminal positivo paralela entre ellas y perpendiculares a las de la fuente. Experimento 2 En este experimento se arrastró una carga negativa de -17 nC hacia el centro del espacio de trabajo, en el cual se logró evidenciar que las líneas de campo eléctrico con respecto a la carga, presentan una fuerza de atracción, mediante el uso del medidor de voltaje se ubicó a un voltaje de -300,6V. En el cual se comprobó que con una carga negativa se genera una circunferencia alrededor de la carga teniendo como base el voltaje, como se demuestra en la figura 12.

X(cm) 50 -50 0 0 30 -40 -40 40 -48.5 48.5

Y(cm) 0 0 50 -50 40 31 -30 -30 10 10

Tabla 10.Coordenadas de puntos con un voltaje de 300,6 V.

En la tabla 5, se puede visualizar las coordenadas (X,Y) de 10 puntos, ubicados en la primera superficie equipotencial. Se aprecia que el potencial es

constante

sobre

una

línea

equipotencial, por eso todos los puntos marcados en esta línea tienen el mismo valor de voltaje a unas coordenadas distintas.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Luego, se procedió a cambiar el voltaje ubicándolo a un voltaje con respecto a la carga de -17 nC, de -153,6 V. Como se demuestra en la figura 13.

Figura 15. Superficie equipotencial con una carga de -17 nC, a un voltaje de -102,1V

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual Figura 14. Superficie equipotencial con una carga de -17 nC, a un voltaje de -153.6V

se realizó 10 mediciones desde la carga

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde la carga

los valores expresados en la tabla 7.

hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 6. puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X(cm) 80 -80 0 0 70 -70 -40 40 50 -50

Y(cm) 0 0 80 -80 40 40 -70 -70 60 -60

Tabla 11. Coordenadas de puntos con un voltaje de 153,6V

En la tabla 6, se logró conceptualizar que la línea equipotencial que se genera con

hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo

puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X(cm) 150 -150 0 0 140 -140 -140 140 100 -50

Y(cm) 0 0 150 -150 50 50 -60 -60 110 140

Tabla 12. Coordenadas de puntos con un voltaje de 102,1V

En la tabla 7, se logró interpretar tal y como

interpretó

las

líneas

equipotenciales anteriores que a medida que se varia el voltaje, teniendo fija la carga, se genera una línea equipotencial sobre esta en forma de circunferencia,

una carga negativa es una circunferencia

esto quiere decir interpretando los

constante,

datos de la tabla 7, que al tener coordenadas distintas teniendo el voltaje fijo, se genera una

según

como

puede

verificar con las coordenadas tomadas. Se continuo a generar una nueva línea equipotencial, variando el voltaje por -102.1V, como se aprecia en la figura 14.

circunferencia sobre este.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Para finalizar, se generó una línea

distintas teniendo el voltaje fijo, se

equipotencial sobre la misma carga,

genera una circunferencia sobre este.

variando el voltaje por -76,44 V, como se aprecia en la figura 15.

Con base en las diferentes líneas equipotenciales que se generaron, se logró estructurar una superficie equipotencial en la cual se genera con una carga negativa de -17nC, como se demuestra en la figura 16. y

Figura 16. Superficie equipotencial con una carga de -17 nC, a un voltaje de -76,44V

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde la carga hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo

los valores expresados en la tabla 8. puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X(cm) 200 -200 0 0 190 -190 -190 190 130 -130

Y(cm) 0 0 200 -200 60 60 -60 -60 150 150

Tabla 13. Coordenadas de puntos con un voltaje de 76,44V

En la tabla 8, se logró interpretar tal y como se interpretó en las líneas equipotenciales anteriores que a medida que se varia el voltaje, teniendo fija la carga, se genera una línea equipotencial sobre esta en forma de circunferencia, esto quiere decir interpretando los datos de la tabla 8, que a coordenadas

Figura 17. Superficie equipotencial con aplicación de una carga negativa.

En la figura 16, se logró evidenciar al igual que en el experimento anterior que las

superficies

equipotenciales

son

perpendiculares a las líneas de campo eléctrico. Además de ello al igual que el ejercicio anterior se logro evidenciar que las superficies

equipotenciales

que

generan con respecto a la distribución

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO de una carga negativa en el espacio, esta

la carga y el voltaje de 23,5 V, en el cual

genera unas superficies equipotenciales,

se realizó 10 mediciones en diferentes

las

una

puntos, ubicando el punto inicial el

circunferencia con respecto a la carga.

centro entre las dos cargas. Como se

Se pudo interpretar que a medida que las

puede ilustrar en la tabla 9.

cuales

van

realizando

superficies equipotenciales se van alejando de la carga, este voltaje tiene a aumentar, teniendo en cuenta que las líneas de campo eléctrico se atraen. Experimento 3 En este experimento se arrastró dos cargas positivas de 1nC cada una, hacia

Puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X (cm) -100 100 0 0 40 -40 40 -40 -30 30

Y (cm) 0 0 54 -54 -60 -60 60 60 40 -40

el centro del espacio de trabajo, en el cual se logró evidenciar que las líneas de campo eléctrico con respecto a las cargas, presentan una fuerza de

Tabla 14. Coordenadas de puntos con un voltaje de 23,5V

repulsión, mediante el uso del medidor de voltaje se ubicó a un voltaje de 23,5V. En el cual se comprobó que con dos cargas se genera una especie de ovalo alrededor de las dos cargas teniendo

coordenadas (X,Y) de 10 puntos, ubicados en la primera superficie equipotencial. Se aprecia que el potencial es constante sobre una línea equipotencial, por eso todos los puntos

como base el voltaje, como se demuestra

marcados en esta línea tienen el mismo valor de voltaje a unas coordenadas

en la figura 17.

En la tabla 9, se puede visualizar las

distintas. Luego, se procedió a cambiar el voltaje ubicándolo a un voltaje con respecto a las dos cargas, de 13,4V. Como se demuestra en la figura 18.

Figura 18. Superficie equipotencial con dos cargas positivas a un voltaje de 23,5V

Se usó el metro perteneciente al simulador para medir la distancia entre

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figura 19. Superficie equipotencial con dos cargas positivas a un voltaje de 13,4V.

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde el centro entre las dos cargas hasta el voltaje ya fijado.

Obteniendo

los

valores

expresados en la tabla 10. Puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X (cm)

Y (cm)

0 0 150 -150 -90 -90 90 90 -50 -50

125 -125 0 0 100 -100 100 -100 -120 120

Figura 20.Superficie equipotencial con dos cargas positivas a un voltaje de 9,5V

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde el centro entre las dos cargas hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 11. Puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X (cm)

Y (cm)

-200 200 0 0 -170 170 -170 170 110 -110

0 0 182 -182 90 90 -90 -90 150 150

Tabla 15. Coordenadas de puntos con un voltaje de 13,4V

Tabla 16. Coordenadas de puntos con un voltaje de 9,5V

En la tabla 10, se logró conceptualizar

En la tabla 11, se logró interpretar tal y

que la línea equipotencial que se genera con dos cargas positivas es un ovalo, según como se puede verificar con las coordenadas tomadas. Se continuo a generar una nueva línea equipotencial, variando el voltaje por 9,5V, como se aprecia en la figura 19.

como se interpretó en las líneas equipotenciales anteriores que a medida que se varia el voltaje, teniendo fija la carga, se genera una línea equipotencial sobre esta en forma de ovalo, esto quiere decir interpretando los datos de la tabla 11, que al tener coordenadas distintas teniendo el voltaje fijo, se genera un ovalo sobre este.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Para finalizar, se generó una línea

quiere decir interpretando los datos de

equipotencial sobre la misma carga,

la tabla 12, que a coordenadas distintas

variando el voltaje por 7,5V, como se

teniendo el voltaje fijo, se genera un

aprecia en la figura 20.

ovalo sobre este. Con base en las diferentes líneas equipotenciales que se generaron, se logró estructurar una superficie equipotencial en la cual se generan dos cargas positivas de 1nC cada una, como se demuestra en la figura 21.

Figura 21. Superficie equipotencial con dos cargas positivas a un voltaje de 7,5 V

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde el centro entre las dos cargas hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 12. Puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X (cm)

Y (cm)

-250 250 0 0 -210 210 210 -210 -150 150

0 0 235 -235 -130 -130 130 130 190 190

Tabla 17. Coordenadas de puntos con un voltaje de 7,5 V

En la tabla 12, se logró interpretar tal y como se interpretó en las líneas equipotenciales anteriores que a medida que se varia el voltaje, teniendo fijas las cargas, se genera una línea equipotencial sobre estas en forma de ovalo, esto

Figura 22. Superficie equipotencial con aplicación de 2 cargas positivas

Podemos observar un comportamiento concéntrico ovalado, por la relación de cargas a partir del experimento, por lo cual, la naturaleza de los campos y las líneas de fuerzas también cumplen, que son concéntricas ovalada de las cargas propuestas ya que es un sistema no uniforme (igualdad de cargas) pero se observa que las líneas de fuerzas entre las cargas son perpendiculares al campo equipotencial ejercidas por las cargas de signo opuesto. Esta relación es posible observarla

las

gráficas

equipotencial en las que se nota la

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO simetría en cada línea a medida que

costado es donde se acerca a la carga de

cambia la distancia Figura21.

signo contrario, esto se debe a la fuerza

Sin embargo, se observó que, al tener superficies equipotenciales de la misma potencia en todas sus cargas, se

de repulsión que se genera con respecto a la carga de signo contrario, como se evidencia en la figura 22.

concentran para formar una sola curva, por lo cual, se formaría 4 equipotenciales constantes. El experimento genera un campo eléctrico que experimenta un par de torsión igual al producto vectorial de y La magnitud del par de torsión depende del ángulo f entre y La energía potencial, En cada punto de la distribución, el campo total es la suma vectorial de los campos generados por dos cargas individuales. Sin embargo, consiste en un par

de cargas eléctricas

de igual

magnitud, separadas por una distancia d. Experimento 4. En este experimento se arrastró dos cargas de signo contrario de 2nC y -2nC respectivamente , hacia el centro del espacio de trabajo, en el cual se logró evidenciar que las líneas de campo

Figura 23. Superficie equipotencial con dos cargas de signos contrarios

Luego, mediante el uso del metro se ubicó la misma distancia desde el centro de las dos cargas hasta la superficie equipotencial de la parte positiva, pero esa distancia se ubicó hacia la carga negativa, obteniendo que a la misma distancia el voltaje da (-23,3 V), como se demuestra en la figura 23.

eléctrico con respecto a las cargas, si la carga es positiva presenta una fuerza de repulsión, pero si la carga es negativa presenta una fuerza de atracción, mediante el uso del medidor de voltaje se ubicó a un voltaje de 24,5V con respecto a la carga positiva. En el cual se comprobó que la línea equipotencial solo se comporta con respecto a la carga que lo genera, generando un ovalo con respecto a esta carga, pero representa un costado más cerrado, pues dicho

Figura 24. Superficie equipotencial con dos cargas de signos contrarios teniendo un voltaje de -23,3Vl

Se usó el metro perteneciente al simulador para medir la distancia entre la

carga

los

dos

voltajes

pertenecientes a cada carga, en el cual

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO se realizó 10 mediciones en diferentes puntos, ubicando el punto inicial el centro entre las dos cargas. Como se puede ilustrar en la tabla 13.

Puntos

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

Carga A X (cm) Y (cm) -50 0 0 45 0 -45 -30 -30 -40 30 -20 40 34 0 30 20 30 -20 10 -40

Carga B X (cm) Y (cm) 50 0 0 45 0 -45 -30 -30 -40 30 40 30 40 -30 -10 40 -10 -40 30 40

Tabla 18. Coordenadas de puntos primera superficie equipotencial

Con la tabla 13 se logró evidenciar que inicialmente teniendo distancias similares entre el centro de las dos cargas y cada una de las superficies equipotenciales, se obtiene un voltaje diferente, resultando que en la carga positiva medida que la superficie equipotencial se aleja, el voltaje va disminuyendo, pero si la carga es negativa, a medida que la superficie se va alejando de dicha carga, tiene a cero, esto quiere decir que va aumentando su

Figura 25. Superficie equipotencial entre dos cargas de signos contrarios

Se usó el metro perteneciente al simulador para medir la distancia entre la carga y los dos voltajes pertenecientes a cada carga, en el cual se realizó 10 mediciones en diferentes puntos, ubicando el punto inicial el centro entre las dos cargas. Como se puede ilustrar en la tabla 14. Puntos

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

Carga A X (cm) Y (cm) -100 0 42 0 0 -80 0 80 40 20 40 -20 -60 -70 -60 70 -80 50 -80 -50

Carga B X (cm) Y (cm) 100 0 -42 0 0 -80 0 80 -40 30 -40 -30 90 40 90 -40 -30 -80 30 80

Tabla 19. Coordenadas de puntos de segunda superficie equipotencial

voltaje.

Con la tabla 14 se logró evidenciar que

Luego, se procedió a la distancia en el cual se tuvo presente que se toma entre el centro de las dos cargas, obteniendo

inicialmente teniendo distancias similares entre el centro de las dos

en la carga positiva un voltaje de 9,1Vy en la carga negativa un voltaje de -9,0V. Como se demuestra en la figura 24.

cargas y cada una de las superficies equipotenciales, se obtiene un voltaje diferente, resultando que en la carga positiva

medida

que

superficie

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO equipotencial se aleja, el voltaje va disminuyendo, pero si la carga

negativa, a medida que la superficie se va alejando de dicha carga, tiene a cero, esto quiere decir que va aumentando su voltaje. Se continuó variando la distancia en el

Punto 8 Punto 9 Punto 10

-100 -140 -140

100 -50 50

100 140 140

100 -50 50

Tabla 20. Coordenadas de puntos de tercera superficie equipotencial

Con la tabla 15 se logró evidenciar que a distancias de signos contrarios en este

cual se tuvo presente que se toma entre

caso se logró obtener el mismo voltaje

el centro de las dos cargas, obteniendo en la carga positiva un voltaje de 4,8V y

en las dos cargas, pero con signos contrarios.

en la carga negativa un voltaje de -4,8V.

Para finalizar, se varió el voltaje teniendo en la carga positiva un voltaje

Como se demuestra en la figura 25.

de 3V y en la carga negativa un voltaje de -3V, como se demuestra en la figura 26.

Figura 26. Superficie equipotencial entre dos cargas de signos contrarios

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7

Carga A X (cm) Y (cm) -150 0 0 -105 0 105 45 0 40 50 40 -50 -100 -100

Carga B X (cm) Y (cm) 150 0 0 -105 0 105 -45 0 -40 50 -40 -50 100 -100

Figura 27. Superficie equipotencial entre dos cargas de signos contrarios

Se usó el metro perteneciente al simulador para medir la distancia entre la

carga

los

dos

voltajes

pertenecientes a cada carga, en el cual se realizó 10 mediciones en diferentes puntos, ubicando el punto inicial el centro entre las dos cargas. Como se puede ilustrar en la tabla 16. Puntos

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4

Carga A X (cm) Y (cm) -48 0 -200 0 0 -130 0 130

Carga B X (cm) Y (cm) -48 0 200 0 0 -130 0 130

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

30 30 -190 -190 -150 -150

90 -90 50 -50 110 -110

-30 -30 190 190 150 150

Con la figura 27, se pudo concluir que a

90 -90 50 -50 110 -110

partir de cinco cargas del mismo signo (independientemente si es negativo o positivó) distribuidos verticalmente en una línea, se puede evidenciar un campo

Tabla 21. Coordenadas de puntos de cuarta superficie equipotencial

Con la tabla 16 se logró evidenciar que a distancias de signos contrarios en este caso se logró obtener el mismo voltaje en las dos cargas, pero con signos contrarios Con base en las diferentes líneas equipotenciales que se generaron, se logró estructurar una superficie equipotencial en la cual se generan dos cargas de signos contrarios de 2nC y 2nC

respectivamente,

como

demuestra en la figura 27.

y unas líneas equipotenciales concéntricas ovaladas, cuando la potencia es más pequeña o posee una disminución en el campo eléctrico la curva generada es mucho más extensa o grande, ya por lo contrario si la potencia es grande o posee un aumento en el campo eléctrico las curvas que lo representa son pequeñas o se reducen por las cantidades de cargas generadas por la misma, es decir , el voltaje generado por las cargas genera un comportamiento diferente de acuerdo a un punto que debamos tomar, dado que la mayor magnitud de carga eléctrica se concentra en el centro del conjunto de cargas, el voltaje estudiado por los instrumentos del sistema es mayor en el centro y las distancias serán mayores manteniendo el mismo voltaje, por lo contrario a voltajes externos del centro de las cargas a estudiar, posee la misma magnitud pero va a varias la distancia por la concentración de carga eléctrica. De igual manera se puede apreciar en espacios correspondientes entre las cargas generadas una línea equipotencial aguada o elíptica, cada vez que ubicamos un punto alejado la línea equipotencial será mínima formando una línea

Figura 28. Superficie equipotencial con aplicación de 2 cargas de signos contrarios

equipotencial elíptica.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Experimento 5.

Puntos

En este experimento se arrastró cinco

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

cargas negativas de -4nC cada una en posición vertical, hacia el centro del espacio de trabajo, en el cual se logró evidenciar que las líneas de campo eléctrico con respecto a las cargas, presentan una fuerza de atracción entre ellas, mediante el uso del medidor de voltaje se ubicó a un voltaje de -238.6V. En el cual se comprobó que con cinco

X (cm)

Y (cm)

0 0 -30 -30 30 30 -50 50 -40 40

130 -130 110 -110 110 -110 0 0 -80 -80

Tabla 22Coordenadas de puntos con un voltaje de 238,6

cargas se genera una especie de ovalo alrededor de las cinco cargas teniendo

En la tabla 17, se puede visualizar las

como base el voltaje, como se demuestra

ubicados en la primera superficie equipotencial. Se aprecia que el potencial es constante sobre una línea equipotencial, por eso todos los puntos marcados en esta línea tienen el mismo

en la figura 28.

coordenadas

(X,Y)

puntos,

valor de voltaje a unas coordenadas distintas. Luego, se procedió a cambiar el voltaje ubicándolo a un voltaje con respecto a las cinco cargas, de -150,2V. Como se Figura 29. Superficie equipotencial con cinco cargas negativas a un voltaje de -238,6V

demuestra en la figura 29.

Se usó el metro perteneciente al simulador para medir la distancia entre la carga y el voltaje de -238,6V, en el cual se realizó 10 mediciones en diferentes puntos, ubicando el punto inicial respecto a la carga central. Como se puede ilustrar en la tabla 17.

Figura 30. Superficies equipotenciales con cinco cargas negativas a un voltaje de -150,2

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Con el uso del metro, se midió la Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde la carga central hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 18. Puntos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde la carga central entre las cinco cargas hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 19. Puntos

X (cm)

Y (cm)

-100 100 0 0 90 90 -90 -90 -80 -80

0 0 160 -160 -70 70 -70 70 100 -100

Tabla 23. Coordenadas de puntos con un voltaje de 150,2

En la tabla 18, se logró conceptualizar que la línea equipotencial que se genera con cinco cargas negativas es una ovalo, según como se puede verificar con las coordenadas tomadas. Se continuo a generar una nueva línea equipotencial, variando el voltaje por 109,2V, como se aprecia en la figura 30.

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

X (cm)

Y (cm)

-150 150 0 0 50 50 -50 -50 -140 140

0 0 192 -192 130 -130 130 -130 20 20

Tabla 24. Coordenadas de puntos con un voltaje de 109,2V

En la tabla 19, se logró interpretar tal y como se interpretó en las líneas equipotenciales anteriores que a medida que se varia el voltaje, teniendo fija la carga, se genera una línea equipotencial sobre esta en forma de Ovalo, esto quiere decir, interpretando los datos de la tabla 15, que al tener coordenadas distintas teniendo el voltaje fijo, se genera un ovalo sobre este. Para finalizar, se generó una línea equipotencial sobre la misma carga, variando el voltaje por -64,8V, como se aprecia en la figura 31.

Figura 31. Superficies equipotenciales con cinco cargas negativas a un voltaje de -109,2

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Con base en las diferentes líneas equipotenciales que se generaron, se logró

estructurar

una

superficie

equipotencial en la cual se generan cinco cargas negativas de -4nC cada una, como se demuestra en la figura 32.

Figura 32Superficies equipotenciales con cinco cargas negativas a un voltaje de -64,8V

Con el uso del metro, se midió la distancia en coordenadas (X; Y), en cual se realizó 10 mediciones desde la carga central entre las cinco cargas hasta el voltaje ya fijado. Obteniendo los valores expresados en la tabla 20. Puntos

X (cm)

Y (cm)

200 -200 0 0 180 -180 180 -180 160 160

0 0 235 -235 -100 100 100 -100 140 -140

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10

Tabla 25. Coordenada de puntos con un voltaje de 64,8V

En la tabla 20, se logró interpretar tal y como

interpretó

las

líneas

equipotenciales anteriores que a medida que se varia el voltaje, teniendo fijas las cargas, se genera una línea equipotencial sobre estas en forma de Ovalo, esto quiere decir interpretando los datos de la tabla 16, que a coordenadas distintas teniendo el voltaje fijo, se genera un ovalo sobre este.

Figura 33. Superficie equipotencial con aplicación de 5 cargas negativas

Con la figura 32, se pudo concluir que a partir de cinco cargas del mismo signo (independientemente si es negativo o positivó) distribuidos verticalmente en una línea, se puede evidenciar un campo y unas líneas equipotenciales concéntricas ovaladas, cuando la potencia es más pequeña o posee una disminución en el campo eléctrico la curva generada es mucho más extensa o grande, ya por lo contrario si la potencia es grande o posee un aumento en el campo eléctrico las curvas que lo

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO representa son pequeñas o se reducen

concéntricas a las cargas, en este caso

por las cantidades de cargas generadas

electrodos

por la misma, es decir , el voltaje

perpendiculares a las líneas de campo

generado por las cargas genera un

eléctrico.

que las

generan y

son

comportamiento diferente de acuerdo a un punto que debamos tomar, dado que la mayor magnitud de carga eléctrica se concentra en el centro del conjunto de cargas, el voltaje estudiado por los instrumentos del sistema es mayor en el centro y las distancias serán mayores manteniendo el mismo voltaje, por lo contrario a voltajes externos del centro de las cargas a estudiar, posee la misma magnitud pero va a varias la distancia por la concentración de carga eléctrica. De igual manera se puede apreciar en espacios correspondientes entre las cargas generadas una línea equipotencial aguada o elíptica, cada vez que ubicamos un punto alejado la línea equipotencial será mínima formando una línea equipotencial elíptica. Sin embargo, se observó que, al tener superficies equipotenciales de la misma potencia en todas sus cargas, se concentran para formar una sola curva, por lo cual, se formaría 4 equipotenciales constantes. CONCLUSION Se comprobó que el campo eléctrico se puede representar mediante líneas de campo eléctrico o de fuerza que se originan en las cargas positivas y terminan en los negativos, dirigiéndose hacia la región de menor potencial. Sin embargo, las líneas equipotenciales son

Se determinó por medio de las mediciones de potencial ciertas regiones donde los puntos coinciden, al unir estos puntos mediante una línea se determina las regiones equipotenciales. Observamos que alrededor de la zona del electrodo negativo se establecen zonas equipotenciales

bajo

voltaje;

medida que nos acercamos al electrodo positivo los voltajes empiezan a aumentar hasta casi ser el voltaje de la fuente.

BIBLIOGRAFÍA http://www.slideshare.net/OscarArellano1/c ampo-electrico-y-superficies-equipotenciales http://www.monografias.com/trabajos47/cu rvas-equipotenciales/curvasequipotenciales2.shtm https://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_equi potencial https://prezi.com/kmpjztnrmf5f/superficiesequipotenciales-y-campo-electrico/

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Para

MEDIDAS DE RESISTENCIAS VOLTAJE Y CORRIENTE

realizó

mismo

procedimiento, pero esta vez se hace la suposición que la resistencia tiene una 1

Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillón

continuar

Cod. 201821326

potencia de 4 y se completó la respectiva tabla. Una

vez

completado circuito

simple

Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668

construyó

Camilo Alexander Largo

simulador, se tomó 10 datos de voltaje y corriente con las resistencias dadas

Cod. 201821876

anteriormente. Todos estos datos se Ingeniería de minas

tomaron en sus respectivas tablas.

Seccional Sogamoso

Para

Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia

culminar

con

trabajo

laboratorio se graficó las tablas tomadas y se determinó la ecuación particular.

INTRODUCCIÓN

Correo De Contacto. daniel.hillon@uptc.edu.co

Para entrar en contexto con el tema que se está tratando en la presente práctica, se realizara una breve explicación sobre el

RESUMEN

En la presente practica de laboratorio se inició a reconocer y entender el

tema a tratar.

funcionamiento de resistencias eléctricas. Luego de tener clara la utilidad de las resistencias y su fundamentación básica, como los códigos de colores. Se puso en

corriente.

Medidas

resistencias.

Voltaje

marcha la practica virtual en el simulador.

La Resistencia Eléctrica es la oposición o dificultad al paso de la corriente eléctrica. Cuanto más se opone un elemento de un

Para

resistencia tendrá.

empezar,

seleccionó

una

resistencia y se arrastró el área de trabajo teniendo en cuenta las franjas de colores que la componen y valor de ohmios suministrado por el simulador. Se calculó el valor utilizando el código de colores y se comparó. Se repitió este procedimiento hasta completar la tabla.

circuito a que pase por el la corriente, más En función de su funcionamiento tenemos: Resistencias fijas: Son las que presentan un valor que no podemos modificar. Resistencias variables: Son las que presentan un valor que nosotros podemos variar

modificando

posición

un contacto deslizante. A este tipo de

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO resistencia

variables

llama Potenciómetro. Resistencias especiales: Son las que varían su valor en función de la estimulación que reciben de

factor

externo (luz,

temperatura...). Por ejemplo las LDR son las que varían su valor en función de la luz que

incide

sobre

ellas. Figura 36Medida de la resistencia con un óhmetro

Para medir las tres magnitudes eléctricas se emplean distintos aparatos de medida y para cada uno de ellos hay que tener en cuenta ciertas consideraciones, como vamos a explicar a continuación.

Figura 34.Tipos de resistencias

Medida

Medida de la intensidad. La intensidad se mide con un amperímetro que se intercala en serie en el circuito donde se quiere medir la intensidad. Aquí también hay que tener en cuenta la polaridad de la conexión. a) Conectado correctamente b) Conectado al revés

Figura 37. Conexión correcta de polaridades

resistencia.

La resistencia se mide con un óhmetro, y se conecta entre los dos extremos de la resistencia

medir,

estando

desconectada del circuito eléctrico.

ésta Figura 38. Conexión incorrecta de polaridades

Toda resistencia tiene impresa entre 4 y 5 bandas de colores. Estas bandas son de vital importancia, pues se puede utilizar un código de color y compararlas para conocer su valor óhmico. Figura 35. Medidas de resistencias

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO MĂ&#x2030;TODO EXPERIMENTAL Se

ingresĂł

link

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuitconstruction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuitconstruction-kit-dc-virtual-lab_es.html, en el cual se realizĂł una simulaciĂłn de medidas de resistencia, voltaje y corriente. Fig 6.

Figura 39. CĂłdigo de colores

Es muy importante conocer la ecuaciĂłn de potencia y voltaje mĂĄximo. 2 đ?&#x2018;&#x192; = đ??źđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019;

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ = đ??źđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; Donde: P=Potencia Imax=Corriente mĂĄxima Vmax=Voltaje mĂĄximo Re=Resistencia

(1) (2)

Figura 40. Simulador de resistencias, voltaje y corriente

Experimento 1. Se seleccionĂł una resistencia en el panel izquierdo de la pantalla del simulador, y se arrastrĂł hacia el espacio de trabajo, se tomĂł nota de cada una de las franjas de colores que aparece en la resistencia ademĂĄs de ello, se tomĂł nota del valor en ohm dado por el simulador. Se repitiĂł el mismo procedimiento variando la resistencia y tomando nota de los diferentes

cambios

que

realizo

simulador con la resistencia, como se muestra en la figura 7.

Figura 41. Experimento 1. Medida de resistencias

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO RESULTADO Y ANÁLISIS

Experimento 2 Se supuso que la resistencia aplicada en este simulador de ¼ de potencia, se aplicó las ecuaciones de voltaje máximo y potencia para obtener los valores de seguridad, variando la resistencia en 10 casos.

Experimento 3.

Experimento 1 En este experimento se arrastró al área de trabajo una resistencia, en el cual el simulador daba la opción de configurar el valor de la resistencia dado en ohms, en el cual se logró evidenciar que a medida que se variaba la resistencia, esta resistencia iba cambiando el color de las barras que se presentaban, estos datos del color de las

Se construyó un circuito en el simulador en el cual se ubicó una batería, un

barras y la resistencia dada en el simulador se recopilaron en una tabla

amperímetro, una resistencia y un voltímetro con los cuales mediante el uso de cable se unió cada uno de ellos, con el fin de construir un circuito. En el cual se fijó una resistencia y con ella mediante las

(Tabla1). Mediante el uso del código de colores, se calculó el valor de la resistencia, en el cual se identificó cada color que presentaba cada resistencia, y con el dato que se obtuvo se comparó con

ecuaciones de voltaje máximo y potencia se obtuvo los valores de seguridad, luego se comenzó a varias el voltaje en la batería, se anotó los valores arrojados por el simulador de corriente como se

el resultado de la resistencia dado por el

3 Figura 42. Experimento 3. Construcción del circuito

Marró n, negro, negro Rojo, negro, negro Naranj a, negro, negro Naranj a, verde, negro

VALOR DE LA RESISTENC IA POR CODIGO DE COLOR 5% 1 ∗ 101

TOLERANCIA

COLORES

demuestra en la figura 8.

simulador. VALOR DADO POR EL SIMULAD OR 10

2 ∗ 101

3 ∗ 101

3.5 ∗ 101

35,5

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 5

Amarill o, violeta, negro Azul, gris, negro Violeta , verde, negro Blanco, amarill o, negro MarrĂł n, negro, marrĂł n MarrĂł n, marrĂł n, marrĂł n

4.7 â&#x2C6;&#x2014; 101

Experimento 2 En este experimento se supuso que la resistencia aplicada en el simulador es de

6.8 â&#x2C6;&#x2014; 10

7.5 â&#x2C6;&#x2014; 101

Âź de potencia, en el cual se aplicĂł la ecuaciĂłn (1) y la ecuaciĂłn (2), con las cuales se hallaba la potencia y el voltaje Max, con el objetivo de conocer el voltaje y la corriente mĂĄxima que se le puede

9.4 â&#x2C6;&#x2014; 101

94,5

10.4 â&#x2C6;&#x2014; 101

104,5

11.1 â&#x2C6;&#x2014; 101

112

Tabla 26Experimento 1. ComparaciĂłn de resistencia mediante cĂłdigo de colores con resistencia del simulador

En la tabla 1, se puede evidenciar que, mediante la aplicaciĂłn del cĂłdigo de colores, es un mĂŠtodo rĂĄpido y sencillo con el cual se puede identificar la resistencia en ohms de la resistencia con la cual se estĂĄ trabajando. En este experimento se logrĂł evidenciar que aplicando el cĂłdigo de colores, el valor obtenido en la resistencia es prĂĄcticamente similar al valor dado por el simulador, esto nos permitiĂł deducir que, sin necesidad de un equipo, se puede llegar a obtener el dato correcto de la resistencia contenida en una resistencia.

aplicar a una resistencia. Como se expresa en la tabla 2. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

R(ÎŠ) 10 20 30 35,5 47 68 75 94,5 104,5 112

đ??źđ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ??´) 0,158 0,111 0,0913 0,083 0,072 0,060 0,057 0,051 0,0489 0,0472

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ?&#x2018;&#x2030;) 1,58 2,236 2,7386 2,978 3,426 4,120 4,327 4,857 5,1100 5,2864

Tabla 27. Experimento 2. Factor de seguridad para resistencias

Con la tabla 2, se logrĂł identificar que la resistencia mĂĄxima es inversamente proporcional a la corriente, pero directamente proporcional. Y el voltaje mĂĄximo es directamente proporcional a la resistencia. Con estos valores obtenidos en la tabla 2, se pudo concluir cuales es la cantidad mĂĄxima de corriente que se puede manejar a cierta resistencia.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Luego se procedió a variar el voltaje en la Experimento 3 En este experimento se arrastraron al espacio de trabajo del simulador un amperímetro, un voltímetro, una batería y una resistencia, con la cual, mediante el uso de cable perteneciente al simulador, se unió cada una de las partes hasta construir un circuito, como se representa en la figura 9.

batería del simulador con el cual se observó un cambio de corriente en el amperímetro, se varió 10 veces el voltaje anotando la corriente generada, como se expresa en tabla 3. Además de ello se obtuvo una gráfica la cual representa el voltaje con respecto a la corriente. Grafica1 R1: 35Ώ Imax:0,0845 A Vmax:2,9575 V I(A) 0,6 0,94 1,14 1,43 1,97 2,23 2,46 2,57 3,14 3,43

Figura 43. Experimento 3. Construcción de circuito

Luego de construir el circuito como se evidencia en la figura 9, se procedió a fijar un valor en la resistencia de 35 Ώ, con la cual mediante las ecuaciones 1 y 2 se obtuvo el factor de seguridad necesario para esta resistencia. (figura 10).

V(v) 21 33 40 50 69 78 86 90 110 120

Tabla 28 Intensidad y voltaje con resistencia de 35 ohms

Voltaje vs Intensidad 150 100 50 0 0

Grafica 2Voltaje vs Intensidad con 35 ohms de resistencia Figura 44. Resistencia de 35 ohms en circuito

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO I(A) 0,31 0,49 0,59 0,74 1,01 1,15 1,26 1,32 1,62 1,72

Mediante la gráfica 1 se logró concluir que el voltaje es directamente proporcional a la intensidad por ende se pudo evidenciar que a medida que sube el voltaje a su vez la intensidad asciende. Luego se procedió a cambiar la resistencia por 68 ohmios como se demuestra en la figura 11.

V 21 33 40 50 69 78 86 90 110 120

Tabla 29. Intensidad y Voltaje con resistencia de 68 ohms

Voltaje vs Intensidad 150 100 50 0 0

Figura 45. Resistencia de 68 ohmios en circuito

Teniendo fijo el valor de la resistencia se procedió a realizar el mismo procedimiento aplicado con la resistencia anterior en el cual se varia el voltaje tal y como se expresa en la tabla 4. Y Consiguientemente se realizó la gráfica de esta tabla en la cual se hizo la relación

0,5

1,5

Grafica 3. Voltaje vs intensidad con 68 ohms de resistencia

Para culminar, se cambió la resistencia por 94 Ώ, como se demuestra en la figura 12.

entre la intensidad y el voltaje, como se demuestra en la gráfica 2. R2: 68Ώ Imax: 0,0606 A Vmax: 4,120 V Figura 46. Resistencia de 94 ohms en circuito

Teniendo fijo el valor de la resistencia se procedió

realizar

mismo

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO procedimiento aplicado con la resistencia

con el mismo valor de la resistencia. Por

anterior en el cual se varia el voltaje tal y

ende, el voltaje que fluye dentro del

como se expresa en la tabla 5. Y

circuito es directamente proporcional a la

Consiguientemente se realizó la gráfica de

corriente que se presenta.

esta tabla en la cual se hizo la relación entre la intensidad y el voltaje, como se demuestra en la gráfica 3.

Se concluyó, que el valor de la pendiente corresponde a el valor de la resistencia. Se logró inferir mediante la visualización

R3: 94Ώ

de las gráficas, que la resistencia va aumentando a medida que el voltaje y la

Imax: 0,051 A

intensidad lo hacen a su vez.

Vmax: 4,841 V

I(A) 0,22 0,35 0,43 0,53 0,73 0,83 0,91 0,96 1,17 1,28

CONCLUSION

Se logró concluir que la corriente que fluye dentro de un circuito es

21 33 40 50 69 78 86 90 110 120

directamente proporcional al voltaje y a su vez, es inversamente proporcional a la resistencia aplicada en el circuito, logrando esta definición no solo con la teoría ya expuesta sino con el procedimiento del laboratorio realizado.

Tabla 30.Intensidad y voltaje con resistencia de 94 ohms

Voltaje vs Intensidad

El código de colores es un método sencillo y rápido con el cual podemos identificar la resistencia contenida en cierta resistencia.

150

La resistencia es la oposición presente a el

100

paso de la corriente

El voltaje es la fuente, es la encargada de suministrar la energía a un circuito.

0 0

0,5

1,5

Grafica 4. Voltaje vs intensidad con 94 ohms de resistencia

Aplicando la ecuación de la pendiente, se logró determinar que la pendiente coincide

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

BIBLIOGRAFĂ?A

http://www.etitudela.com/Electrotecnia/prin cipiosdelaelectricidad/tema1.2/contenidos/0 1d569940f0a9380d.html#:~:text=La%20resist encia%20se%20mide%20con,%C3%A9sta%20 desconectada%20del%20circuito%20el%C3% A9ctrico.&text=La%20tensi%C3%B3n%20se% 20mide%20con,se%20desea%20medir%20la %20tensi%C3%B3n. https://www.ingmecafenix.com/electronica/r esistencia-electrica/

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO resistencias, pero esta vez los circuitos se manejaron en paralelo.

CALCULO DE RESISTENCIA EQUIVALENTE Y RELACIÓN CORRIENTE-VOLTAJE Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillón Cod. 201821326 Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo Cod. 201821876 Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia Correo De daniel.hillon@uptc.edu.co

Contacto.

RESUMEN

En la presente practica de laboratorio se adquirió la habilidad de medir corriente y voltaje en un circuito eléctrico, además de esto se reconoció algunas resistencias eléctricas en serie y en paralelo. Para realizar este laboratorio se utilizó un simulador donde se pudo recrear circuitos en serie y en paralelo, medir voltajes y corrientes en cualquier punto gracias a las herramientas que este contiene. Para iniciar con el laboratorio se dibujó circuitos en serie de 2,3,4 y 5 resistencias de diferentes valores cada una. Luego de esto se pasó los circuitos dibujados al simulador donde se tomó la resistencia equivalente, medidas de corriente y voltaje en distintos puntos del sistema. Se continuó realizando el mismo procedimiento con la misma cantidad de

Para concluir con el laboratorio se analizó como cambia o no, la medida de los voltajes y corrientes tomados en diferentes puntos. INTRODUCCIÓN

En los circuitos eléctricos suelen emplearse unos dispositivos que se oponen al paso de la corriente eléctrica de una forma más pronunciada de los normal. Estos dispositivos reciben el nombre de resistencias y pueden asociarse de tal forma que en conjunto equivalgan al valor de otra resistencia, llamada resistencia equivalente. Principalmente las resistencias se pueden asociar en serie, paralelo o una combinación de ambas llamadas mixta. Resistencias en serie. Dos o más resistencias se dice que están en serie, cuando cada una de ellas se sitúa a continuación de la anterior a lo largo del hilo conductor.

Figura 47. Resistencias en serie

Cuando las resistencias se encuentran en serie, se situación una a continuación de la siguiente. La intensidad de corriente que circula por cada una de ellas es la misma.

𝑅 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 +. . . +𝑅𝑛 Por lo tanto, se puede observar que las tres resistencias en serie anteriores son

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO equivalentes a una Ăşnica resistencia cuyo valor es la suma de las tres anteriores. Resistencias en paralelo. Cuando dos o mĂĄs resistencias se encuentran en paralelo, comparten sus extremos tal y como se muestra en la siguiente figura:

Donde: P = Potencia đ??źđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ = Corriente MĂĄxima. đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ = = Voltaje mĂĄximo. đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = = Resistencia equivalente

Figura 49. Circuito en serie y circuito en paralelo

MĂ&#x2030;TODO EXPERIMENTAL Se

Figura 48. Resistencias en paralelo

Cuando las resistencias se encuentran en paralelo comparten sus extremos tal y como se ve en la figura. La suma de las intensidades de corriente que circulan por cada una de las resistencias es equivalente a la intensidad antes y despuĂŠs de la bifurcaciĂłn. La diferencia de potencial es la misma entre los extremos de todas las resistencias. AsĂ se tiene que:

1 1 1 1 = + + đ?&#x2018;&#x2026; đ?&#x2018;&#x2026;1 đ?&#x2018;&#x2026;2 đ?&#x2018;&#x2026;3 Es necesario tener pendiente que de las normas de seguridad en cada sesiĂłn de trabajo, las cuales nos permiten las escalas apropiadas de los equipos a utilizar y los procedimientos mĂĄs seguros y eficientes al momento de realizar cualquier circuito, para ello es importante tener en cuenta las siguientes ecuaciones: 2 đ?&#x2018;&#x192; = đ??źđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;2 (1) đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ = đ??źđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;2 (2)

ingresĂł

link

https://phet.colorado.edu/sims/html/cir cuit-construction-kit-dc-virtuallab/latest/circuit-construction-kit-dcvirtual-lab_es.html, en el cual se realizĂł una simulaciĂłn de circuitos en serie y circuitos en paralelo. Fig. 4.

Figura 50. Simulador para circuitos en serie y paralelo

Experimento 1. Se seleccionĂł dos resistencias de diferente valor, las cuales, mediante el uso de una baterĂa, amperĂmetro, voltĂmetro y cable, se generĂł un circuito en serie, como se demuestra en la figura 5.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figura 51. Circuito en serie, con aplicación de dos resistencias

Con el cual, se fijó dos resistencias y con ellas mediante las ecuaciones de voltaje máximo y potencia se obtuvo los valores de seguridad, además de ello se calculó la resistencia equivalente y se tomó medidas de corriente y voltaje en diferentes puntos del circuito. Se repitió el mismo procedimiento aplicando 3,4 y 5 resistencias en el circuito. Experimento 2 Se construyó un circuito en el simulador en el cual se ubicó una batería, un amperímetro, dos resistencias y un voltímetro con los cuales mediante el uso de cable se unió cada una de las partes con el fin a diferencia del experimento anterior de generar un circuito en paralelo, con los cuales mediante la aplicación de las ecuaciones de corriente y voltaje máximo se obtuvo los valores de seguridad, además de ello se calculó la resistencia equivalente y se tomó medidas de corriente y voltaje en diferentes puntos del circuito. Se repitió el mismo procedimiento usando 4,6 y 8 resistencias en el circuito. Como se demuestra en la figura 6.

Figura 52. Circuito en paralelo, con aplicación de dos resistencias

RESULTADO Y ANÁLISIS

Antes de comenzar con los experimentos, se aplicó las ecuaciones 1 y 2 con el fin de conocer los valores de seguridad que se establecieron, con los cuales se conoció la intensidad y voltaje máximo que se puede llegar a alcanzar a una determinada resistencia, como se evidencia en la tabla 1. R(Ω) 32

𝐼𝑀𝐴𝑋 (𝐴) 0.08838

𝑉𝑀𝐴𝑋 (𝑉) 2.8284

0.05773

4.33

0.0645

3.8729

0.0542

4.6097

0.1291

1.936

0.0707

3.5355

0.1581

1.5811

Tabla 31Voltaje y corriente máxima según resistencia

Experimento 1 En este experimento se arrastró dos resistencias al espacio de trabajo, en el cual, mediante el uso de una batería, voltímetro, amperímetro y cable, se generó un circuito en serie uniendo con el cable cada una de las partes. En el cual se fijó dos valores diferentes a cada una de las resistencias de 32 ohm y 75 ohm

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO respectivamente, además de ello se fijó un voltaje fijo a la batería de 60 V ubicando los cables en el punto de inicio de la batería, como se evidencia en la figura 7.

Figura 53. Circuito en serie con aplicación de 2 resistencias a 60 V

Luego se procedió a tomar la medida de voltaje en otro punto del circuito como se demuestra en la figura 8.

fijos a cada resistencia de 32 ohm, 75 ohm y 60 ohm respectivamente y dejando un voltaje de 60 V en la batería, generando una resistencia total de 167 ohm. Y se realizó el mismo procedimiento que con el circuito en serie anterior. Como se evidencia en la figura 9.

Figura 55. Circuito en serie con aplicación de 3 resistencias a 60 V

Luego se procedió a tomar la medida de voltaje en otros puntos del circuito como se evidencia en la figura 10 y 11.

Figura 56. Circuito en serie con 3 resistencias tomando la medición en otro punto. Figura 54. Circuito en serie con dos resistencias tomando la medición en otro punto.

En este experimento se logró evidenciar que a medida que el voltaje atraviesa una resistencia, este voltaje se verá reducido en su transporte considerablemente. Además de ello se evidenció que al circular la corriente por un mismo camino, la intensidad será la misma durante todo el circuito. Luego se procedió a arrastrar una nueva resistencia al circuito, dando unos valores

En la figura 10 se logró evidenciar que, al atravesar el voltaje de 60 V por esta resistencia, este voltaje se ve reducido a 48,50 V.

Figura 57. Circuito en serie con 3 resistencias tomando la medición al atravesar la segunda resistencia

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Con la figura 11 se logró evidenciar que al realizar la toma de medición de voltaje después de haber atravesado dos resistencias, se evidencia que el transporte de voltaje disminuye en el circuito. Esto quiere decir que a medida que la resistencia aumenta el voltaje disminuye. Luego se procedió a arrastrar una nueva resistencia al circuito, dando unos valores fijos a cada resistencia de 32 ohm, 75 ohm, 60 ohm, 85 ohm respectivamente, generando una resistencia total de 247 ohm, y se aplicó un voltaje de 60 V. En el cual se realizó el mismo procedimiento que en los circuitos en serie anteriores, como se evidencia en la figura 12.

En la figura 13, al igual que en los circuitos anteriores se logró evidenciar que a medida que se le añade una resistencia el voltaje se ve reducida pero la corriente sigue siendo constante. Para culminar, se añadió en el circuito una resistencia, fijando valores a cada resistencia de 32 ohm, 75 ohm, 60 ohm, 85 ohm y 15 ohm, respectivamente, generando una resistencia total de 262 ohm, aplicando un voltaje de 60V a una corriente de 0,23A. Realizando el mismo procedimiento que en los circuitos en serie anteriores. Como se evidencia en la figura 14.

Figura 60. Circuito en serie con aplicación de cinco resistencias en el sistema

Figura 58. Circuito en serie con 4 resistencias con un voltaje de 60V

Luego se procedió a tomar la medida de voltaje en otro punto del circuito. Como se evidencia en la figura 13.

Luego se procedió a tomar la medida de voltaje en otro punto del circuito. Como se demuestra en la figura 15.

Figura 61. Circuito en serie tomando la medición en otro punto fuera de la tomada en la batería Figura 59. Circuito en serie tomando la medición en otro punto fuera del tomado como base

En la figura 15, igual que en los circuitos anteriores, se logró evidenciar la caída

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO que tiene el voltaje a medida que se le aplica resistencias.

proporcional a la resistencia equivalente y el voltaje es directamente proporcional a el voltaje. Esto quiere decir que, teniendo un voltaje, a medida que se le aumentan las resistencias al circuito, la corriente decaerá. Se tuvo en cuenta que la resistencia equivalente en cada circuito, teniendo en cuenta la ecuación para circuito en serie, es la sumatoria de cada una de las resistencias presentes. Experimento 2

Figura 62. Dibujo de resistencias en Serie

En la figura 16, se pudo visualizar los 4 circuitos realizados en este experimento en los cuales se logró evidenciar que, a mayor resistencia, menor será la intensidad que circulará. El voltaje inicial dado en la batería a medida que se le suministra al circuito mayor cantidad de resistencias, este voltaje se repartirá durante todo el circuito, visualizando las caídas de voltaje que sufre a medida que atraviesa una resistencia. Teniendo en cuenta que en un circuito en serie la resistencia equivalente en el sistema es la suma de todas las resistencias ejercidas en el circuito, se puede inferir la siente tabla. Tabla2.

Tabla 32. Resistencia equivalente en un circuito en serie

Mediante la tabla 2 se puede deducir, que la corriente es inversamente

En este experimento se arrastró dos resistencias al espacio de trabajo, en el cual, mediante el uso de una batería, voltímetro, amperímetro y cable, se generó un circuito en paralelo, uniendo con el cable cada una de las partes. En el cual se fijó dos valores diferentes a cada una de las resistencias de 32 ohm y 75 ohm respectivamente, además de ello se fijó un voltaje fijo a la batería de 60V, como se evidencia en la figura 17.

Figura 63. Circuito en paralelo con aplicación de 2 resistencias

Luego de tener el circuito armado, mediante el uso del voltímetro se procedió a tomar mediciones en cada paralela que se formó en el circuito. Además de ello se ubicaron amperímetros en cada sección con el fin de medir la

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO corriente generada. Como se demuestra en la figura 18.

Figura 65. Circuito en paralelo con aplicación de 4 resistencias Figura 64. Circuito en paralelo con 2 resistencias, realizando mediciones de voltaje y corriente

En este circuito se puede evidenciar que el voltaje durante todo el circuito permanece constante en cualquier ramificación que se generó. Pero la corriente en este circuito se divide y circula en varios caminos disminuyendo dependiendo de la resistencia que se presenta, pero la suma de todas las corrientes sigue siendo la misma que la inicial. Luego se procedió a aumentar las resistencias presentes en el circuito a 4 resistencias, las cuales se fijaron con valores diferentes tales como 32 ohm, 75 ohm, 60 ohm y 85 ohm, generando mediante el uso de cable más ramificaciones en el circuito, además de ello con un voltaje fijo de 60 V en la batería, tal como se demuestra en la figura 19.

Figura 66. Circuito en paralelo con 4 resistencias, Realizando mediciones de voltaje y corriente

En este circuito, de la misma manera como el circuito anterior, se puede evidenciar que en un circuito en paralelo el voltaje durante todo el circuito, sin importar los caminos que este circuito genere, este voltaje será constante. Por el contrario, la corriente en este circuito se divide en cada camino que este circuito genere, evidenciando que entre mayor sea la resistencia que se presente en el camino, menor será la corriente que se presenta. Continuando, se arrastró dos resistencias más al circuito para completar una

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO cantidad de 6 resistencias presentes en el circuito de 32 ohm, 75 ohm, 60 ohm, 85 ohm, 15 ohm y 50 ohm, en el cual mediante el uso de cable se generó más ramificaciones en los cuales se encamino este circuito, el voltaje aplicado en la batería es de 60V, tal como lo demuestra la figura 21.

Figura 67. Circuito en paralelo con aplicación de 6 resistencias

Figura 68. Circuito en paralelo con 6 resistencias, realizando mediciones de voltaje y corriente

En este circuito, al igual que en los circuitos anteriores se sigue comprobando que el voltaje en un circuito

paralelo se conserva y la corriente se divide teniendo presente la resistencia que se ejerza en cada ramificación que se genera. También se logró evidenciar que las ultimas resistencias tenían que estar por encima de 25 ohm para que la batería no se estallara, en este caso entraría, la capacidad o resistencia de la batería y de igual manera la resistencia del cable a la hora de soportar la corriente que esta circulando. Para finalizar, se arrastró a el circuito dos resistencias más con el fin de completar 8 resistencias de 10 ohm, 21 ohm, 24 ohm, 27 ohm, 30 ohm, 45,5 ohm, 80 ohm y 120 ohm respectivamente, como se demuestra en la figura 23. Repitiendo el mismo procedimiento que los pasados circuitos en paralelo.

Figura 69. Circuito en paralelo con aplicación de 8 resistencias

En este último circuito además de lo anterior, se logró evidenciar que a un voltaje mayor a 50 con esas resistencias presentes, la batería tiende a encenderse, por sobrepasar los límites de seguridad que se deben tener.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO # de resist encias

Resist encia (ÎŠ)

22.4 299

13.6 958

6.26 247

3.38 529

I(A)

2.67 5

4.38 09

9.58 088

17.7 237

V(V)

Tabla 33. Tabla de resistencias en paralelo

Con la cual, se logrĂł comprender que la resistencia equivalente en un circuito en paralelo es igual al reciproco de la suma de los inversos de cada resistencia perteneciente al circuito.

Figura 70. Dibujo de resistencias en paralelo

En la figura 24, se logra visualizar, como se identifica un circuito en paralelo. En el cual se caracteriza por que el voltaje es constante durante todo el circuito a excepciĂłn de la corriente la cual a medida que se presenta un camino o una ramificaciĂłn, ella tiende a dividirse, pero la sumatorio de todas las corrientes da la corriente total en el circuito. Para calcular la resistencia equivalente en el circuito, se logra mediante la aplicaciĂłn de la ecuaciĂłn: 1 đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x17E; = 1 1 1 1 ( )+( )+( )+â&#x2039;Ż+ ( ) đ?&#x2018;&#x2026;1 đ?&#x2018;&#x2026;2 đ?&#x2018;&#x2026;3 đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x203A; Con la cual, se aplicĂł en cada circuito obteniendo la siguiente tabla, tabla 3.

Con la tabla 3 se puede identificar que, a mayor cantidad de resistencias presentes en el circuito, menor serĂĄ la resistencia equivalente. Por ende, la resistencia equivalente es directamente proporcional a la corriente. CONCLUSION Para ingeniera de minas es de vital importancia tener claro estos tipos de circuitos, por ejemplo para el caso de la ventilaciĂłn de minas en la cual en labores bajo tierra es de vital importancia, tener estos conocimientos para con ellos poder suministrar la cantidad necesaria de voltaje que se necesita en una labor, teniendo presente la gran variedad de resistencias que se presentan en las labores, y con un circuito claro como lo es el circuito paralelo que es muy funcional pues se le quita a unas zonas corriente y se le suministra a otras una cantidad necesaria.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Se evidenció y concluyo que los cálculos teóricos son exactos, con un margen de error mínimo, dependiendo del análisis dado. La resistencia es la oposición presente a el paso de la corriente El voltaje es la fuente, es la encargada de suministrar la energía a un circuito.

BIBLIOGRAFÍA https://www.fisicalab.com/apartado/a sociacion-de-resistencias https://analisisdecircuitos1.wordpress. com/tag/circuito-serie/

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

CIRCUITOS MIXTOS Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillón Cod. 201821326 Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo Cod. 201821876 Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia Correo De daniel.hillon@uptc.edu.co

Contacto.

RESUMEN

En el presente informe de laboratorio se describió la experiencia obtenida en el simulador que se venía utilizando en pasadas prácticas. En esta ocasión se desarrolló los circuitos mixtos, los cuales son una combinación de conexiones en serie y paralelo. En este laboratorio se reconoció resistencias equivalentes en circuitos mixtos y se aprendió a medir corriente y voltaje en este tipo de circuitos. Para empezar, se diseñó tres circuitos mixtos, diferentes, que luego se plasmaron en el simulador donde se les asigno diferentes valores a las resistencias y voltajes. Luego de esto se calculó la resistencia equivalente (con las ecuaciones que se verán más adelante). Se calculó las normas de seguridad utilizando el valor de la resistencia más pequeña o el valor de la resistencia equivalente del circuito (con cualquiera de las dos es posible).

Se continuó con el experimento tomando medidas de corriente y voltaje en diferentes puntos del circuito. Se comprobó con la teórica dada (las ecuaciones) que lo practico coincida con lo teórico. INTRODUCCIÓN

Un circuito mixto es una combinación de varios elementos conectados tanto en serie como en paralelo. Sus propiedades y características son una combinación de ambos tipos de conexión. En general, los circuitos mixtos tienen una fuente de alimentación conectada en serie con un interruptor que energiza todo el sistema por igual. Después de este alimentador, generalmente hay varios circuitos secundarios cuya configuración varía de acuerdo con la estructuración de los receptores: circuitos en serie y paralelo sin un patrón específico. Se Tomó el siguiente circuito como ejemplo para saber cómo funciona un circuito mixto:

Figura 71. Ejemplo circuito mixto

En este circuito la corriente sale de la parte inferior de la batería y se divide para viajar a través de R4 y R5, vuelve a

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO unirse, luego se divide nuevamente para viajar a travĂŠs de R2 y R3, vuelve a unirse para viajar a travĂŠs de R1 y finalmente vuelve a la parte superior de la baterĂa.

entonces la corriente total serĂĄ la suma de todas las corrientes de bifurcaciĂłn del circuito: đ??źđ?&#x2018;&#x2021;= đ??ź1 + đ??ź2 + đ??ź3 + â&#x2039;Ż + đ??ź4 (4) Las ecuaciones que se utilizaran para los circuitos mixtos las cuales no son generales son las siguientes: đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = đ?&#x2018;&#x2026;1 + (đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; )

(đ?&#x2018;&#x2026; đ?&#x2018;&#x2026; )

đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (đ?&#x2018;&#x2026; 2+đ?&#x2018;&#x2026;3 2

Figura 72. DemostraciĂłn de paso de la corriente en un circuito mixto

Si los elementos elementos estĂĄn conectados en serie, el voltaje total serĂĄ la suma algebraica de los voltajes parciales, siempre y cuando la conexiĂłn se realice respetando la conexiĂłn alterna de las polaridades. đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2021;= đ?&#x2018;&#x2030;1 + đ?&#x2018;&#x2030;2+ đ?&#x2018;&#x2030;3+â&#x2039;Ż+ đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x203A; (1) Si la conexiĂłn es en paralelo, las tensiones entre nodos serĂĄ siempre la misma: đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2021; = đ?&#x2018;&#x2030;1 = đ?&#x2018;&#x2030;2 = đ?&#x2018;&#x2030;3=â&#x2039;Ż..= đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x203A; (2) En el caso que la corriente elĂŠctrica de la malla es Ăşnica, y es la misma que atraviesa a cada uno de los receptores dentro del circuito: đ??źđ?&#x2018;&#x2021; = đ??ź1 = đ??ź2 = đ??ź3 = â&#x2039;Ż = đ??źđ?&#x2018;&#x203A; (3) Si, por el contrario, la corriente se divide cada que vez que pasa por un nodo,

đ??ź = đ??ź1 + đ??ź2 + đ??ź3 V=đ?&#x2018;&#x2030;1 + đ?&#x2018;&#x2030;đ??´ = đ?&#x2018;&#x2030;1 + (đ?&#x2018;&#x2030;2 = đ?&#x2018;&#x2030;3 )

V=đ??ź1 đ?&#x2018;&#x2026;1 + (đ??ź2 đ?&#x2018;&#x2026;2 = đ??ź3 đ?&#x2018;&#x2026;3 ) Es necesario estar pendientes de las normas de seguridad en cada sesiĂłn de trabajo, las cuales nos permiten las escalas apropiadas de los equipos a utilizar y los procedimientos mĂĄs seguros y eficientes al momento de realizar cualquier circuito, para ellos es importante tener en cuenta las siguientes ecuaciones. 2 đ?&#x2018;&#x192; = đ??źđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; (5) đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ = đ??źđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; (6)

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

MÉTODO EXPERIMENTAL Se

ingresó

link

https://phet.colorado.edu/sims/html/cir cuit-construction-kit-dc-virtuallab/latest/circuit-construction-kit-dcvirtual-lab_es.html, en el cual se realizó una simulación de circuitos mixtos. Fig. 3.

Figura 73. Simulador para circuitos mixtos

Experimento Se seleccionó tres resistencias con las cuales se generó un circuito ubicando una resistencia en serie y dos resistencias en paralelo, acompañándolas con una batería, un amperímetro, cable con el cual se unió cada una de las partes y un voltímetro con el cual dependiendo del punto se tomó en paralelo o en serie la medición. Como se demuestra en la figura 4.

Figura 74. Circuito mixto

Se fijó a cada resistencia un valor con el cual se halló la fuerza equivalente en el cual se tuvo presente las ecuaciones para conocer la resistencia equivalente en un circuito mixto. Luego se procedió a conocer las normas de seguridad con las cuales se conoció las

escalas apropiadas de los equipos que se utilizaron en el circuito para así tener presente el Voltaje y corriente máxima que se debió emplear a la hora de realizar el circuito. Para finalizar mediante el uso del voltímetro y amperímetro, se procedió a tomar mediciones, para así con ellas se comprobó que lo mencionado en el marco teórico, concuerda con las magnitudes en el circuito. Se repitió este mismo procedimiento, construyendo dos circuitos mixtos diferentes, con aplicación de más resistencias. RESULTADO Y ANÁLISIS

Experimento 1 En este experimento el cual corresponde al primer diseño del circuito, en el cual se arrastró 3 resistencias al espacio de trabajo, en el cual, mediante el uso de una batería, voltímetro, amperímetro y cable se generó un circuito mixto. Como se demuestra en la figura 5.

Figura 75. Circuito mixto con aplicación de una resistencia en serie y 2 resistencias en paralelo

En el cual se fijó a cada resistencia un valor fijo de 15 ohm, 36 ohm y 57 ohm respectivamente, teniendo presente que las dos últimas resistencias correspondieron a las resistencias en paralelo del circuito. Con las cuales se obtuvo la resistencia equivalente

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO aplicando la respectiva ecuaciĂłn para su obtenciĂłn como se demuestra a continuaciĂłn. Afirmando que đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = đ?&#x2018;&#x2026;1 + đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; Se procediĂł a reemplazar las resistencias en la ecuaciĂłn teniendo presente que Ra es la resistencia en paralelo dada por R2 y R3. (đ?&#x2018;&#x2026;2 đ?&#x2018;&#x2026;3 ) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (đ?&#x2018;&#x2026;2 + đ?&#x2018;&#x2026;3 ) (36 â&#x2C6;&#x2014; 57) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (36 + 57) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = 22.064 đ?&#x2018;&#x153;â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018; Ya generado el dato de Ra que es la uniĂłn de la resistencia 2 y la resistencia 3, es decir que se simplificaron 2 resistencias que en un principio se ramificaron. Se procediĂł ya generado un circuito en serie en el cual solo depende el circuito de R1 y Ra a aplicar la ecuaciĂłn de Re. đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = 15ÎŠ + 22.064ÎŠ đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = 37.0645ÎŠ Mediante la ecuaciĂłn de resistencia equivalente se obtuvo la resistencia total en el circuito, esto quiere decir que simplemente la resistencia equivalente es una sola resistencia que sustituye a las otras 3 resistencias para facilitar la realizaciĂłn de cĂĄlculos. Luego, se procediĂł a hallar las normas de seguridad que se tuvieron presentes para realizar el circuito, teniendo presente los valores fijos de las resistencias ya planteados. Con los cuales se conociĂł la intensidad y voltaje mĂĄximo que se puede llegar a alcanzar a una determinada resistencia. Como se demuestra en la tabla 1.

No. R

R(ÎŠ)

đ??źđ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ??´)

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ?&#x2018;&#x2030;)

0,129

1,936

0,0833

0,06622

3,7749

Tabla 34. Normas de seguridad para resistencias dadas

Mediante la tabla 1, se logrĂł concluir que el voltaje mĂĄximo es directamente proporcional a la corriente mĂĄxima y a la resistencia, esto quiere decir que entre mayor sea la resistencia presente en el circuito, mayor serĂĄ el voltaje que se podrĂĄ aplicar, pero la corriente que circula dentro del circuito, entre mayor sea si resistencia, menor serĂĄ su corriente. Luego se procediĂł a aplicar las mismas ecuaciones de normas de seguridad en el circuito, pero con la resistencia equivalente del circuito, con la cual se obtuvo. Re= 37,0645 ÎŠ Imax= 0,0821 A Vmax= 3,044 V Con esto, se pudo inferir que mediante la aplicaciĂłn de la resistencia equivalente es una mejor manera de conocer las normas de seguridad que se deben manejar en un circuito mixto, pues el voltaje que se aplicarĂĄ, estarĂĄ dado para todo el circuito, pero como se puede visualizar tanto la corriente como el voltaje mĂĄximo tomado con respecto a la resistencia equivalente es un promedio de las 3 resistencias tomadas. Luego, ya conocido las normas de seguridad que se tiene presentes para este circuito, se procediĂł a aplicar un voltaje de 60 V en el circuito, con el cual

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO se aplica las ecuaciones de voltaje y corriente para un circuito mixto, teniendo presente las ecuaciones planteadas para un circuito en paralelo y un circuito en serie, en el cual se debe llevar el circuito de paralelo a serie para conocer el voltaje total y la corriente total en el circuito. Como se demuestra en la tabla 2. R(Ώ)

V(V)

I(A)

R1=15

V1=24,3

I1=1,62

R2=36

V2=35,74

I2=0,99

R3=57

V3=35,74

I3=0,63

Ra=22,06

Va=35,74

Ia=1,62

RT=37,06

Vt=60

It=1,62

Tabla 35. Voltaje y corriente total del circuito

Ya calculado teóricamente el voltaje y corriente en el circuito mediante la ilustración dada en la tabla 2, se procedió a demostrar que los datos teóricamente calculados concuerdan con el simulador. En el cual se usó el voltímetro del simulador con el cual se conectó en serie, como se demuestra en la figura 6.

Luego se procedió a tomar la corriente ya pasada la resistencia 1 como se demuestra en la figura 7.

Figura 77. Corriente pasando la resistencia 1

En la figura 7, se logró evidenciar que, pasando una resistencia en serie, la corriente no se verá afectada, cumpliendo con la teoría que la corriente en un circuito en serie, será la misma en cualquier punto, además de ello se comprobó que el valor teórico de la tabla 2 concuerda con el valor obtenido en el simulador. Luego, se procedió a tomar la medida de corriente y voltaje al pasar la resistencia 2 y 3, como se demuestra en la figura 8.

Figura 76. Voltaje pasando la resistencia 1

En la figura 6, se logra evidenciar que al pasar el voltaje por la resistencia 1, este voltaje se verá disminuido, además de ello se revisó la tabla 2 y el dato teórico concuerda con el valor obtenido en el simulador.

Figura 78. Voltaje y corriente después de pasar resistencia 2 y 3

En la figura 8, se logró evidenciar que el voltaje presentado al pasar por la resistencia 2 y la resistencia 3 es el

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO mismo, pues la cantidad de electrones que llegan, dirigen una misma cantidad de voltaje para cada lado en el cual se ramifica el circuito, demostrando que el voltaje en un circuito en paralelo se mantiene constante. Además de ello se logra evidenciar que la corriente se ve influenciada pues dependiendo de la resistencia presente, entre mayor sea la resistencia, menor será la cantidad de corriente que fluye dentro del circuito, pero al finalizar y volverse a unir, se evidencia que la corriente vuelve a recuperarse en su misma cantidad, confirmando la ley de conservación de la energía en la cual nos dice que la corriente es la misma durante toda la trayectoria del circuito. Se demostró mediante la comprobación en el simulador que los datos levantados teóricamente en la tabla 2, concuerdan con los valores obtenidos. Para finalizar, se ubicó un amperímetro al iniciar y un amperímetro al finalizar el circuito, además de ello se arrastró el voltímetro ubicando los cables al inicio y al final del circuito, como se demuestra en la figura 9.

comprueba la ecuación número 8 en la cual nos dice que en un circuito en serie la suma de todos sus voltajes es igual a el voltaje del circuito o voltaje total, en el cual se tuvo presente que independientemente que el circuito sea mixto, se debió llevar lo que se presentaba en paralelo a serie, con el fin de encontrar el voltaje y corriente del circuito. Además de ello mediante la figura 9 se comprobó que la corriente durante todo el circuito es la misma, comprobando que se cumple la ecuación número 2 en la cual nos dice que la corriente total es igual a la corriente que se presenta en cada uno de los resistores, demostrando la ley de la conservación de la energía. Experimento 2 En este experimento se arrastró 5 resistencias al espacio de trabajo, en el cual, mediante el uso de una batería, voltímetro, amperímetro y cable se generó un circuito mixto. Como se demuestra en la figura 10.

Figura 80. Circuito mixto con 5 resistencias, 3 en serie y 2 en paralelo

Figura 79. Voltaje y corriente en todo el circuito

Con la figura 9, se logró concluir que el voltaje es la suma de cada uno de los voltajes del circuito, demostrando que se

En el cual se fijó a cada resistencia un valor fijo de 15 ohm, 36 ohm, 57 ohm, 79 ohm y 115 ohm respectivamente, teniendo presente que la R3 y R4 corresponden a las resistencias en paralelo del circuito. Con estas cinco resistencias se obtuvo la

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO resistencia equivalente del circuito en la cual se aplicĂł la ecuaciĂłn nĂşmero 5. đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = đ?&#x2018;&#x2026;1 + đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; (5) Se procediĂł a reemplazar las resistencias en la ecuaciĂłn teniendo presente que Ra es la resistencia en paralelo dada por R3 y R4. (đ?&#x2018;&#x2026;3 đ?&#x2018;&#x2026;4 ) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (6) (đ?&#x2018;&#x2026;3 + đ?&#x2018;&#x2026;4 ) (57 â&#x2C6;&#x2014; 79) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (57 + 79) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = 33,11ÎŠ Ya generado el dato de Ra que es la uniĂłn de la resistencia 3 y la resistencia 4, es decir que se simplificaron 2 resistencias que en un principio se ramificaron. Se procediĂł ya generado un circuito en serie en el cual solo depende el circuito de R1, R2, R5 y Ra a aplicar la ecuaciĂłn de Re. đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = 15ÎŠ + 36ÎŠ + 115ÎŠ + 33,11ÎŠ đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = 199,11ÎŠ Mediante la ecuaciĂłn de resistencia equivalente se obtuvo la resistencia total en el circuito, esto quiere decir que simplemente la resistencia equivalente es una sola resistencia que sustituye a las otras 5 resistencias para facilitar la realizaciĂłn de cĂĄlculos. Luego, se procediĂł a hallar las normas de seguridad que se tuvieron presentes para realizar el circuito, teniendo presente los valores fijos de las resistencias ya planteados. Con los cuales se conociĂł la intensidad y voltaje mĂĄximo que se puede llegar a alcanzar a una determinada resistencia. Como se demuestra en la tabla 3.

No. R

R(ÎŠ)

đ??źđ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ??´)

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ?&#x2018;&#x2030;)

0,129

1,936

0,0833

0,06622

3,7749

0,05625

4,444

115

0,0466

5,3619

Tabla 36. Normas de seguridad para resistencias dadas

Mediante la tabla 3, se logrĂł concluir que el voltaje mĂĄximo es directamente proporcional a la corriente mĂĄxima y a la resistencia, esto quiere decir que entre mayor sea la resistencia presente en el circuito, mayor serĂĄ el voltaje que se podrĂĄ aplicar, pero la corriente que circula dentro del circuito, entre mayor sea su resistencia, menor serĂĄ su corriente. Luego se procediĂł a aplicar las mismas ecuaciones de normas de seguridad en el circuito, pero con la resistencia equivalente del circuito, con la cual se obtuvo. Re= 199,11 ÎŠ Imax= 0,0354 A Vmax= 7,055 V Con esto, se pudo inferir que mediante la aplicaciĂłn de la resistencia equivalente es una mejor manera de conocer las normas de seguridad que se deben manejar en un circuito mixto, pues el voltaje que se aplicarĂĄ, estarĂĄ dado para todo el circuito, pero como se puede visualizar tanto la corriente como el voltaje mĂĄximo tomado con respecto a la resistencia equivalente es un promedio de las 5 resistencias tomadas. Luego, ya conocido las normas de seguridad que se tiene presentes para este circuito, se procediĂł a aplicar un

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO voltaje de 70 V en el circuito, con el cual se aplica las ecuaciones de voltaje y corriente para un circuito mixto, teniendo presente las ecuaciones planteadas para un circuito en paralelo y un circuito en serie, en el cual se debe llevar el circuito de paralelo a serie para conocer el voltaje total y la corriente total en el circuito. Como se demuestra en la tabla 4. R

R(Ώ)

V(V)

I(A)

5,25

0,35

12,6

0,35

11,59

0,20

11,59

0,15

33,11

11,59

0,35

115

40,25

0,35

199,11

0,35

Tabla 37. Voltaje y corriente total del circuito

Ya calculado teóricamente el voltaje y corriente en el circuito mediante la ilustración dada en la tabla 4, se procedió a demostrar que los datos teóricamente calculados concuerdan con el simulador. Se usó el voltímetro del simulador con el cual se conectó en serie, como se demuestra en la figura 11.

Figura 81. Voltaje y corriente atravesando resistencia 5

En la figura 11, se logró comprobar que a medida que atraviesa el voltaje una resistencia en serie, este voltaje se verá reducido, pero la corriente será la misma atravesando la resistencia 5, cumpliendo

con la ley de la conservación de la energía en la cual dice, que la energía no se perderá durante el trayecto del circuito. Demostrando que la corriente y el voltaje tomado en el simulador concuerda con los valores obtenidos en la tabla 4. Luego, se procedió a tomar la medida de voltaje y corriente al pasar la resistencia 3 y 4, como se demuestra en la figura 12.

Figura 82. Corriente y voltaje al cruzar resistencias 3 y 4

En la figura 12, se pudo comprobar que el voltaje se mantiene constante, cumpliendo con la ecuación teórica de el voltaje en un circuito en paralelo, en el cual expresa que el voltaje en un circuito en paralelo es constante durante todo su circuito. Pero se pudo visualizar que a diferencia de la medida anterior, en esta la corriente se ve disminuida dependiendo de la resistencia que atraviese pues si es mayor la resistencia, menor será el paso de corriente que pase sobre esta, pero al volverse a unir con la otra resistencia se demuestra que vuelven a ser la misma corriente inicial, demostrando nuevamente que la corriente no se pierde dentro del circuito. Demostrando que los datos teóricos con las ecuaciones obtenidas en la tabla 4, concuerdan con los datos obtenidos en el simulador. Se procedió, a tomar la medida de resistencia y voltaje al salir de la

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO resistencia 1. Como se demuestra en la figura 13.

Figura 83. Corriente y voltaje al cruzar la resistencia 1 y 2

En la figura 13, se logró evidenciar que se presenta una discrepancia entre el voltaje, es decir que hubo una variable en el voltaje tanto practico(simulador), como teórico, igualmente se logró evidenciar que la corriente es constante durante todo el circuito, que sin importar la resistencia que se presente en esta parte, la corriente sigue siendo constante. Demostrando nuevamente que los valores obtenidos en la tabla 4, concuerdan con los valores obtenidos en el simulador.

suma de todos sus voltajes es igual a el voltaje del circuito o voltaje total, en el cual se tuvo presente que independientemente que el circuito sea mixto, se debió llevar lo que se presentaba en paralelo a serie, con el fin de encontrar el voltaje y corriente del circuito. Además de ello mediante la figura 14 se comprobó que la corriente durante todo el circuito es la misma, comprobando que se cumple la ecuación número 2 en la cual nos dice que la corriente total es igual a la corriente que se presenta en cada uno de los resistores, demostrando la ley de la conservación de la energía. Experimento 3 En este experimento se arrastró 5 resistencias al espacio de trabajo, en el cual, mediante el uso de una batería, voltímetro, amperímetro y cable se generó un circuito mixto. Como se demuestra en la figura 15.

Para finalizar, se midió el voltaje al iniciar y finalizar el circuito, como se demuestra en la figura 14.

Figura 84. Voltaje y corriente en todo el circuito

Con la figura 14, se logró concluir que el voltaje es la suma de cada uno de los voltajes del circuito, demostrando que se comprueba la ecuación número 8 en la cual nos dice que en un circuito en serie la

Figura 85. Circuito mixto con 5 resistencias, 3 en paralelo y 2 en serie

En el cual se fijó a cada resistencia un valor fijo de 15 ohm, 36 ohm, 57 ohm, 79 ohm y 115 ohm respectivamente, teniendo presente que la R2, R3 y R4 corresponden a las resistencias en paralelo del circuito. Con estas cinco resistencias se obtuvo la

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO resistencia equivalente del circuito en la cual se aplicĂł la ecuaciĂłn nĂşmero 5. đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = đ?&#x2018;&#x2026;1 + đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x201D; + đ?&#x2018;&#x2026;5 (5) Se procediĂł a reemplazar las resistencias en la ecuaciĂłn teniendo presente que Ra es la resistencia en paralelo dada por R2, R3 y R4. (đ?&#x2018;&#x2026;3 â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;4 ) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (6) (đ?&#x2018;&#x2026;3 + đ?&#x2018;&#x2026;4 ) (57 â&#x2C6;&#x2014; 79) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (57 + 79) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = 33.11ÎŠ Ya generado el dato de Ra que es la uniĂłn de la resistencia resistencia 3 y la resistencia 4, es decir que se simplificaron 3 resistencias que en un principio se ramificaron. Se procedio a aplicar el mismo procedimiento pues sigue estando el mismo sistema en paralelo, uniendo ahora R2 con Raya si obtener Rg. (đ?&#x2018;&#x2026;2 â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; ) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x201D; = (6) (đ?&#x2018;&#x2026;2 + đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; ) (36 â&#x2C6;&#x2014; 33,11) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = (36 + 33,11) đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x17D; = 17,25ÎŠ Se procediĂł ya generado un circuito en serie en el cual solo depende el circuito de R1 y Rg a aplicar la ecuaciĂłn de Re. đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = 15ÎŠ + 17,25ÎŠ + 115 đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x2019; = 147,25ÎŠ Mediante la ecuaciĂłn de resistencia equivalente se obtuvo la resistencia total en el circuito, esto quiere decir que simplemente la resistencia equivalente es una sola resistencia que sustituye a las otras 5 resistencias para facilitar la realizaciĂłn de cĂĄlculos. Luego, se procediĂł a hallar las normas de seguridad que se tuvieron presentes para realizar el circuito, teniendo presente los valores fijos de las resistencias ya

planteados. Con los cuales se conociĂł la intensidad y voltaje mĂĄximo que se puede llegar a alcanzar a una determinada resistencia. Como se demuestra en la tabla 5. đ??źđ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ??´) đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x20AC;đ??´đ?&#x2018;&#x2039; (đ?&#x2018;&#x2030;) No. R R(ÎŠ) R1

0,129

1,936

0,0833

0,06622

3,7749

0,05625

4,444

115

0,0466

5,3619

Tabla 38. Normas de seguridad para resistencias dadas

Mediante la tabla 5, se logrĂł concluir que el voltaje mĂĄximo es directamente proporcional a la corriente mĂĄxima y a la resistencia, esto quiere decir que entre mayor sea la resistencia presente en el circuito, mayor serĂĄ el voltaje que se podrĂĄ aplicar, pero la corriente que circula dentro del circuito, entre mayor sea su resistencia, menor serĂĄ su corriente. Luego se procediĂł a aplicar las mismas ecuaciones de normas de seguridad en el circuito, pero con la resistencia equivalente del circuito, con la cual se obtuvo. Re= 147,25 ÎŠ Imax= 0,0412 A Vmax= 6,07 V Con esto, se pudo inferir que mediante la aplicaciĂłn de la resistencia equivalente es una mejor manera de conocer las normas de seguridad que se deben manejar en un circuito mixto, pues el voltaje que se aplicarĂĄ, estarĂĄ dado para todo el circuito, pero como se puede visualizar tanto la corriente como el voltaje mĂĄximo tomado con respecto a la resistencia

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO equivalente es un promedio de las 5 resistencias tomadas. Luego, ya conocido las normas de seguridad que se tiene presentes para este circuito, se procedió a aplicar un voltaje de 40 V en el circuito, con el cual se aplica las ecuaciones de voltaje y corriente para un circuito mixto, teniendo presente las ecuaciones planteadas para un circuito en paralelo y un circuito en serie, en el cual se debe llevar el circuito de paralelo a serie para conocer el voltaje total y la corriente total en el circuito. Como se demuestra en la tabla 6.

R(Ώ)

V(V)

I(A)

4,5

0,27

4,7

0,13

4,7

0,08

4,7

0,06

17,25

4,7

0,27

115

31,1

0,27

147,25

0,27

Tabla 39. Voltaje y corriente total del circuito

Figura 16. Voltaje y corriente atravesando resistencia 5

En la figura 16, se logró comprobar que a medida que atraviesa el voltaje una resistencia en serie, este voltaje se verá reducido, pero la corriente será la misma atravesando la resistencia 5, cumpliendo con la ley de la conservación de la energía en la cual dice, que la energía no se perderá durante el trayecto del circuito. Demostrando que la corriente y el voltaje tomado en el simulador concuerda con los valores obtenidos en la tabla 6. Luego, se procedió a tomar la medida de voltaje y corriente al pasar la resistencia 2,3 y 4, como se demuestra en la figura 17.

Ya calculado teóricamente el voltaje y corriente en el circuito mediante la ilustración dada en la tabla 6, se procedió a demostrar que los datos teóricamente calculados concuerdan con el simulador. Se usó el voltímetro del simulador con el cual se conectó en serie, como se demuestra en la figura 16.

Figura 17. Corriente y voltaje al cruzar resistencias 3 y 4

En la figura 17, se pudo comprobar que el voltaje se mantiene constante, cumpliendo con la ecuación teórica de el voltaje en un circuito en paralelo, en el cual expresa que el voltaje en un circuito en paralelo es constante durante todo su

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO circuito. Pero se pudo visualizar que a diferencia de la medida anterior, en esta la corriente se ve disminuida dependiendo de la resistencia que atraviese pues si es mayor la resistencia, menor será el paso de corriente que pase sobre esta, pero al volverse a unir con la otra resistencia se demuestra que vuelven a ser la misma corriente inicial, demostrando nuevamente que la corriente no se pierde dentro del circuito. Demostrando que los datos teóricos con las ecuaciones obtenidas en la tabla 6, concuerdan con los datos obtenidos en el simulador. Se procedió, a tomar la medida de resistencia y voltaje al salir de la resistencia 1. Como se demuestra en la figura 18.

Figura 18. Corriente y voltaje al cruzar la resistencia 1 y 2

En la figura 18, se logró evidenciar que se presenta una discrepancia entre el voltaje, es decir que hubo una variable en el voltaje tanto practico(simulador), como teórico, igualmente se logró evidenciar que la corriente es constante durante todo el circuito, que sin importar la resistencia que se presente en esta parte, la corriente sigue siendo constante. Demostrando nuevamente que los valores obtenidos en la tabla 6,

concuerdan con los valores obtenidos en el simulador. Para finalizar, se midió el voltaje al iniciar y finalizar el circuito, como se demuestra en la figura 19.

Figura 19. Voltaje y corriente en todo el circuito

Con la figura 19, se logró concluir que el voltaje es la suma de cada uno de los voltajes del circuito, demostrando que se comprueba la ecuación número 8 en la cual nos dice que en un circuito en serie la suma de todos sus voltajes es igual a el voltaje del circuito o voltaje total, en el cual se tuvo presente que independientemente que el circuito sea mixto, se debió llevar lo que se presentaba en paralelo a serie, con el fin de encontrar el voltaje y corriente del circuito. Además de ello mediante la figura 19 se comprobó que la corriente durante todo el circuito es la misma, comprobando que se cumple la ecuación número 2 en la cual nos dice que la corriente total es igual a la corriente que se presenta en cada uno de los resistores, demostrando la ley de la conservación de la energía. Investigue sobre divisores de corriente y voltaje. Divisor de Corriente Un divisor de corriente es un circuito que puede dividir una intensidad de corriente

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO que existe en su entrada a otras intensidades más pequeñas a su salida. Para poder realizar este efecto, tan solo se necesitan unas cuantas resistencias. Igual que el divisor de tensión se componía de resistencias en serie, o el multiplicador de tensión eran diodos en paralelo, el divisor de corriente es una serie de etapas compuestas por resistencias en paralelo. Resistencias en serie = divisor de tensión, resistencias en paralelo = divisor de corriente Así, si se tiene un divisor de corriente con dos etapas o dos resistencias en paralelo, cada una de ellas estará usando una porción de la intensidad total. Así es como se consigue ir dividiendo la corriente. Dicho de otro modo, más intuitivo, fíjate en la imagen, si usas solo dos resistencias, para calcular cuál es la intensidad de salida, puedes dividir la resistencia de R1 entre la suma de R1+R2 y el resultado multiplicarlo por la intensidad total (entrada). Se va calculando en cada etapa la corriente que tienes según el valor de las resistencias. Y si quieres, puedes ir agregando etapas o resistencias en paralelo e ir modificando las fórmulas para conocer la corriente final. Recuerda que las unidades deben estar en ohmios, y la intensidad en amperios… Principio en el que se basa ¿Y en qué principio se basa para poder dividir la corriente? No sé si has estudiado o no electrónica, pero cuando se estudian los circuitos simples de resistencias en serie y paralelo, te

dicen en los manuales y libros de estudio que cuando se colocan resistencias en paralelo la corriente se divide por varios caminos. Si lo recuerdas, por las resistencias en serie el voltaje o tensión se reparten entre ellas (divisor de tensión), pero la intensidad de corriente que circula por ellas es la misma que se suministra. En cambio, en las resistencias en paralelo el voltaje que pasa por cada una de ellas es el mismo, ya que sus extremos están conectados directamente a la línea de suministro principal. En cambio, cuando se habla de intensidad para las paralelas, los amperios se reparten entre ellas porque no circula solo por un camino como en las series. Divisor de voltaje Los divisores de voltaje son ampliamente utilizados en la electrónica. En la siguiente sección te indicaremos algunas de las principales que podemos mencionar. FUENTE DE VOLTAJE El divisor de voltaje, como fuente tiene que llevar un circuito que ajuste la impedancia. En este caso se hace referencia a un amplificador operacional en modo seguidor común con retro-alimentación y ganancia unitaria. La corriente del sistema sera tomada de los terminales de alimentación del amplificador operacional. De esta manera, la terminal Vo del divisor no se ve modificada en voltaje. Como por ejemplo, el siguiente caso tiene dos

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO resistencias de 1 KOhm, con una entrada de 12V. Nos «debería de dar» el siguiente valor:

Sin embargo vemos que debido a el paralelo de R2 con RL el valor de la resistencia baja. De tal manera que la expresión correcta es:

Para el caso donde tenemos un seguidor, la impedancia de entrada del mismo es tan alta que el la resistencia en paralelo, tiende a ser R2. Recordemos que en un paralelo, la resistencia tiende al valor menor.

REGULADOR DE VOLTAJE El divisor en conjunto con un diodo zener, puede funcionar como un regulador de voltaje. En este caso podemos considerar la resistencia R2 como la carga de un sistema, R1 como la resistencia en serie. Supongamos que queremos limitar el voltaje de entrada de dicho sistema con un voltaje máximo. Esto aplicable a casos donde el incremento de potencial pueda dañar algún circuito o sistema. Buscamos un

diodo zener con el voltaje máximo deseado y lo configuramos como la siguiente figura. Notese que si por ejemplo, el sistema tiene una carga variable es posible que el voltaje supere al del zener. Tomemos por ejemplo una resistencia en serie de 1 KOhm. Un voltaje de entrada de 12V. El voltaje maximo, o del zener es de 5V. La carga varia de 500 Ohms a 10 KOhms. Entonces consideramos las salidas si el diodo zener no estuviera puesto, que serian.

Por lo que nos sirve para cunado la carta esta en 10KOhms. Se puede observar que sin el diodo zener, se sobrepasa el nivel de voltaje máximo. Al poner el diodo entre la salida del divisor y tierra, la diferencia de potencial del mismo se mantiene fija. Por lo tanto, cuando la salida del voltaje es mayor al Vz, entonces la salida es Vz. En este caso 5V. Figura 5: Con un diodo en un divisor, la tensión se regula al voltaje del diodo. SENSORES CON EFECTO RESISTIVO

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Los sensores con efectos resistivos, como un LDR, pueden ser configurados con un divisor de tensión. Básicamente, con esta configuración, estamos convirtiendo un cambio de resistencia, en uno de voltaje. Sensores flexibles, de temperatura, de iluminación, de fuerza o presión, son algunos de los casos en donde se puede implementar el divisor de voltaje.

se le suministra a otras una cantidad necesaria. Se evidenció y concluyo que los cálculos teóricos son exactos, con un margen de error mínimo, dependiendo del análisis dado. La resistencia es la oposición presente a el paso de la corriente El voltaje es la fuente, es la encargada de suministrar la energía a un circuito.

REFERENCIA DE UN ADC Con un divisor de voltaje, con una de las 2 resistencias variables, podemos generar una referencia variable para un ADC. El ajuste de voltaje máximo de un ADC nos ayuda a mejorar la resolución de nuestro sistema. Este efecto también se puede lograr con un amplificador operacional a la entrada. Una desventaja de este circuito para referencia, es el acoplo de impedancias. Para acoplar impedancias se recomienda un amplificador operacional en modo seguidor. CONCLUSION Para ingeniera de minas es de vital importancia tener claro estos tipos de circuitos, por ejemplo para el caso de la ventilación de minas en la cual en labores bajo tierra es de vital importancia, tener estos conocimientos para con ellos poder suministrar la cantidad necesaria de voltaje que se necesita en una labor, teniendo presente la gran variedad de resistencias que se presentan en las labores, y con un circuito claro como lo es el circuito paralelo que es muy funcional pues se le quita a unas zonas corriente y

BIBLIOGRAFÍA https://mielectronicafacil.com/analisis -de-circuitos/circuitomixto/#Reduccion-Ejemplos

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

CAPACITORES Daniel Mauricio Mendivelso Cod. 201820017 Daniel Alejandro Hillón

Cod. 201821326

Jhon Edison Cuy Patarroyo Cod. 201820668 Camilo Alexander Largo Cod. 201821876 Ingeniería de minas Seccional Sogamoso Universidad Pedagógica Y Tecnológica De Colombia Correo De daniel.hillon@uptc.edu.co

Contacto.

RESUMEN

En el presente informe de laboratorio se describió la experiencia y resultados que se obtuvieron a partir de lo realizado en los simuladores. La razón principal con la que se ejecutó este laboratorio es la de determinar la relación entre carga y voltaje, además de esto se calculó la energía almacenada en un condensador en un circuito. Para iniciar se ingresó a el simulador numero 1 donde se utilizó placas de 100mm2 de área, separadas 2mm. Se añadió una carga de 0.2 V, se observó lo sucedido, luego se comenzó a variar el voltaje y se describió este cambio en el circuito. Para el siguiente procedimiento se mantuvo constante un voltaje de 0.65V, donde se alejaron las placas y se describió los cambios de este procedimiento en su respectiva tabla. Para finalizar el trabajo en este simulador se realizó un procedimiento similar al anterior pero esta vez se varió las dimensiones de las placas.

En el simulador número 2 se repitió todo el procedimiento realizado en el simulador 1. Luego se construyó un circuito en serie utilizando 3 capacitores, se calculó el valor de la capacitación equivalente variando el voltaje del circuito y en el cual se midió el voltaje de cada capacitor. INTRODUCCIÓN

Un capacitor es un componente eléctrico de dos terminales. Junto con las resistencias y los inductores son unos de los componentes pasivos fundamentales. Cuesta encontrar un circuito que no tenga un capacitor. Lo que hace un capacitor tan especial es su habilidad para almacenar energía; son como una batería cargada. Los capacitores tienen todo tipo de aplicaciones críticas en los circuitos. Las aplicaciones más comunes son almacenamiento de energía, suprimir las alzas de voltaje, y filtrar las señales complejas. Símbolos de Circuito. Si Existen dos formas comunes para dibujar los capacitores en los esquemáticos. Siempre tienen dos terminales, los cuales se conectan con el resto del circuito. El símbolo del capacitor consiste en dos líneas paralelas, que son planas o curvas. Las dos líneas deberían estar paralelas la una a la otra, pero no tocándose (esto es representativo de la forma en que se construyen los capacitores). Es difícil de describirlo, es más fácil mostrarlo:

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figura 86. SĂmbolos de capacitancia

Este dispositivo se utiliza para almacenar carga elĂŠctrica y esta capacidad estĂĄ relacionada con la propiedad denominada capacitancia (C) que se define: đ?&#x2018;&#x201E;

đ?&#x2018;&#x2030; En una conexiĂłn en serie, los condensadores tienen la misma carga. El voltaje, corresponde a la suma de los distintos voltajes y la capacitancia equivalente serĂĄ:

1 1 1 1 1 = + + + â&#x2039;Ż+ đ??śđ?&#x2018;&#x2019; đ??ś1 đ??ś2 đ??ś3 đ??śđ?&#x2018;&#x203A;

Cuando los condensadores estĂĄn conectados en paralelo, la carga total equivale a la suma Q1 +Q2 +â&#x20AC;Ś+Qn que corresponden a las cargas individuales debidas a la tensiĂłn V que se aplica. La capacitancia equivalente serĂĄ:

đ??śđ?&#x2018;&#x2019; = đ??ś1 + đ??ś2 + đ??ś3 + â&#x2039;Ż + đ??śđ?&#x2018;&#x203A; MĂ&#x2030;TODO EXPERIMENTAL Se

ingresĂł

link

https://phet.colorado.edu/sims/html/cir cuit-construction-kit-dc-virtuallab/latest/circuit-construction-kit-dcvirtual-lab_es.html, el cual corresponde al simulador 1, en el cual se realizĂł una simulaciĂłn de capacitancia. Fig. 2.

Figura 87. Simulador 1 para simulaciĂłn de capacitores

Experimento 1 Se fijĂł el ĂĄrea y separaciĂłn de las placas y mediante el uso del voltĂmetro, se comenzĂł a variar el voltaje en la baterĂa suministrada al circuito. Experimento 2. Se fijĂł el voltaje suministrado al circuito mediante la conexiĂłn al circuito del voltĂmetro, fijando el voltaje en la baterĂa, y ademĂĄs de ello se fijĂł el ĂĄrea de las placas, variando la separaciĂłn entre las placas. Experimento 3. En este experimento se procediĂł a fijar el voltaje suministrado al circuito en la baterĂa y ademĂĄs de ello se fijĂł la separaciĂłn entre las placas. Variando el ĂĄrea de las placas A continuaciĂłn, se ingresĂł al siguiente link https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj /capacitor-lab/latest/capacitorlab.html?simulation=capacitorlab&locale=es, en cual se seleccionĂł la opciĂłn de dielĂŠctrico, en el cual de la misma manera como en el anterior simulador se realizĂł una simulaciĂłn de capacitores tal y como se demuestra en la figura 3.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Figura 89. Experimento 1, capacitor con separaciĂłn y ĂĄrea definidos y con suministro de 0,2V Figura 88. Simulador 2 para simulaciĂłn de capacitores

Experimento 4. Se realizĂł el mismo procedimiento que en los experimentos anteriores, pero se introdujo dentro de las placas diferentes materiales dielĂŠctricos. Experimento 5. Se construyĂł un circuito en serie, suministrando 3 capacitores al circuito, con los cuales se variĂł el voltaje en la baterĂa. Experimento 6.

En el cual se observĂł, que al ser positivo el voltaje, la placa superior se cargĂł positivamente y la carga inferior se cargĂł negativamente. Luego, teniendo el ĂĄrea y separaciĂłn de las placas fijo, se procediĂł a variar el voltaje suministrado al circuito. En el cual se observa los datos tomados en la tabla 1. Ă rea=100 đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161; 2 SeparaciĂłn= 2mm

0,200 V

Q(C) 0,09 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

E(J) 0,01 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

0,300 V

0,13 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,02 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

0,400 V

0,18 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,04 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

0,500 V

0,22 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,06 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

0,600 V

0,27 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,08 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

Experimento 1

0,700 V

0,31 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,11 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

En este experimento se suministrĂł 0,2V al circuito mediante el uso del voltĂmetro perteneciente al simulador, ademĂĄs de ello se fijĂł el ĂĄrea de las placas de 100mm2, y la separaciĂłn de las placas de 2mm. Como se demuestra en la figura 4.

0,800 V

0,35 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,14 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

1,200 V

0,53 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,32 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

1,500 V

0,66 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??ś

0,50 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 đ??˝

Se armĂł un circuito en paralelo, suministrando 3 capacitores al circuito al circuito, en el cual se variĂł el voltaje en la baterĂa. RESULTADO Y ANĂ LISIS

V(v)

Tabla 40. Ă rea y separaciĂłn de las placas constantes y variaciĂłn de el voltaje

En la tabla 1, se logrĂł evidenciar que a medida que se aumenta el voltaje en el circuito, la carga de la placa y la energĂa almacenada aumentaran, teniendo presente que en este experimento la capacitancia fue constante durante todo el experimento de 0,44 *10-12F, pues al

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO tener un área y una separación de placas fija, sin importar la variación del voltaje, esta capacitancia no se verá afectada pues esta capacitancia será propia del capacitor y solo se verá influenciada si se ve afectada sus dimensiones. Por otra parte, mediante la tabla 1, se logró evidenciar que la carga almacenada en un capacitor es directamente proporcional al voltaje y capacitancia. La energía almacenada en un capacitor es directamente proporcional al voltaje y capacitancia, pues a medida que aumenta el voltaje en el circuito, esta energía almacenada a su vez aumentara. Luego, se procedió a desconectar el circuito como se demuestra en la figura 5 y volverlo a conectar como se demuestra en la figura 6.

Figura 90. Circuito desconectado

Figura 91. Circuito conectado

En la figura 5 y figura 6, se logra evidenciar que cuando se conecta las placas a una fuente de energía, una placa se carga negativamente esto quiere decir

que esta carga se llena de electrones, por consiguiente, haciendo que la otra placa libere electrones ósea que esta placa se carga positivamente, pero al desconectar este circuito ósea al desconectar las placas de la fuente de energía que en este caso es una batería, estas placas se mantienen cargadas entre ellas, almacenando energía eléctrica. Experimento 2. En este experimento se suministró 0,65 V por medio del uso de la batería, en el cual se conectó un voltímetro usando los cables pertenecientes a él y ubicándolos a cada lado, además de ello se fijó un área y separación de las placas de 100 mm2 y 2mm respectivamente. Como se demuestra en la figura 7.

Figura 92. Experimento 2. Voltaje 0,65 y área y separación de placas fijos

En la figura 7, se logra evidenciar que, al ser el voltaje positivo, la placa inferior se verá cargada negativamente y la placa superior se verá cargada positivamente pues al estar sometida las placas a una diferencia de potencial, la placa inferior se verá cargada negativamente esto quiere decir que se llenara de electrones y la placa superior se verá positivamente pues esta liberara electrones. Luego, se procedió a dejar fijo el voltaje y el área de las placas, y se comenzó a variar la separación entre las placas

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO obteniendo los datos suministrados en la tabla 2. Ă rea= 100đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161; 2 Voltaje= 0,65V L(mm)

C(pF)

0,44

Q(C) 0,29 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

E(J) 0,09 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,30

0,19 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,06 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,22

0,14 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,05 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

4,6

0,19

0,13 â&#x2C6;&#x2014; 10

â&#x2C6;&#x2019;12

0,18

0,12 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,04 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,15

0,10 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,03 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,13

0,08 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,03 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,11

0,07 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,02 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,09

0,06 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,02 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

0,04 â&#x2C6;&#x2014; 10

Tabla 41. Ă rea y voltaje con valores definidos y variaciĂłn de separaciĂłn entre placas

En la tabla 2, se logrĂł evidenciar que la carga elĂŠctrica, capacitancia y energĂa almacenada son directamente proporcionales entre sĂ, pues a medida que se separa una placa con la otra, la capacitancia, energĂa almacenada y carga elĂŠctrica se verĂĄn disminuidas a medida que se van alejando entre sĂ. TambiĂŠn se logra evidenciar que a medida que se separan las placas, se presenta una disminuciĂłn en la fuerza de atracciĂłn que se ejercen entre las dos placas, por ende, serĂĄ menor la energĂa almacenada en ellas, asĂ se tenga un voltaje constante. Luego, se procediĂł a desconectar el circuito como se demuestra en la figura 8, y luego se volviĂł a conectar como se ilustra en la figura 9.

Figura 93. Circuito desconectado

Figura 94. Circuito conectado

En la figura 8 y figura 9, se logra evidenciar que cuando se conecta las placas a una fuente de energĂa, una placa se carga negativamente esto quiere decir que esta carga se llena de electrones, por consiguiente, haciendo que la otra placa libere electrones Ăłsea que esta placa se carga positivamente, pero al desconectar este circuito Ăłsea al desconectar las placas de la fuente de energĂa que en este caso es una baterĂa, estas placas se mantienen cargadas entre ellas, almacenando energĂa elĂŠctrica. Experimento 3. En este experimento al igual que en el experimento 2, se suministrĂł 0,65V al circuito a travĂŠs de la baterĂa mediante el uso del voltĂmetro como se demuestra en la figura 7. Pero, en este experimento se dejĂł el voltaje fijo y la separaciĂłn entre placas fijo, variando en este experimento el ĂĄrea de las placas, como se evidencia en la tabla3. Voltaje= 0,65V

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO SeparaciĂłn= 2mm đ??´(đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;2 )

C(pF)

100

0,44

150

0,66

170

0,75

200

0,89

230

1,02

250

1,11

280

1,24

340

1,51

400

1,77

Q(C) 0,29 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,43 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,49 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,58 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,66 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,72 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,81 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,98 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 1,15 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

E(J) 0,09 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,14 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,16 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,19 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,22 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,23 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,26 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,32 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12 0,37 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;12

Tabla 42. Voltaje y separaciĂłn entre placas con valores definidos, variaciĂłn del ĂĄrea de placas

En la tabla3, se logrĂł evidenciar que, teniendo un voltaje definido y una separaciĂłn entre placas con valores definidos, a medida que se aumenta el ĂĄrea aumentara la capacitancia, por ende aumentara la carga de la placa superior y la energĂa almacenada pues como ya se expresĂł en los experimentos anteriores a la carga almacenada en un capacitor es directamente proporcional al voltaje y su capacitancia. TambiĂŠn se puede evidenciar que a medida que aumenta el ĂĄrea de la placa, esta tendrĂĄ mayor capacidad para poder almacenar mayor cantidad de carga. Luego, se procediĂł a desconectar el circuito como se demuestra en la figura 10, y luego se volviĂł a conectar como se ilustra en la figura 11.

Figura 95. Circuito desconectado

Figura 96. Circuito conectado

En la figura 10 y figura 11, se logra evidenciar que cuando se conecta las placas a una fuente de energĂa, una placa se carga negativamente esto quiere decir que esta carga se llena de electrones, por consiguiente, haciendo que la otra placa libere electrones Ăłsea que esta placa se carga positivamente, pero al desconectar este circuito Ăłsea al desconectar las placas de la fuente de energĂa que en este caso es una baterĂa, estas placas se mantienen cargadas entre ellas, almacenando energĂa elĂŠctrica.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO SIMULADOR 2 Luego, se continuĂł usando el simulador 2, en el cual da la posibilidad de aplicar materiales dielĂŠctricos al sistema. Experimento 4. Para este experimento se efectuĂł el mismo procedimiento que en los 3 experimentos anteriores, pero en este caso se introdujo entre las placas diferentes materiales dielĂŠctricos, los cuales nos brindĂł el simulador tales como teflĂłn, papel y vidrio. Se comenzĂł con el experimento en el cual se dejaba fijo los valores del ĂĄrea y la separaciĂłn entre las placas, variando el voltaje suministrado al sistema. AdemĂĄs de ello se introdujo los materiales dielĂŠctricos brindados por el simulador como se demuestra en la figura 12 perteneciente al material papel en el cual se registrĂł los datos obtenidos en la tabla4, figura 13 perteneciente al material dielĂŠctrico vidrio registrando los datos obtenidos en la tabla5 y para finalizar con el material de teflĂłn ilustrado en la figura 14 con sus datos registrados en la tabla6. Ă rea= 100đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161; 2

V(v) 0,203 V

Q(C) 1,26 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

E(J) 0,13 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,474 V

2,93 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

0,69 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,609 V

3,77 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

1,15 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,676 V

4,19 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

1,42 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

Tabla 43. Ă rea y separaciĂłn de placas constante, con variaciĂłn de voltaje. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico papel

Figura 98. IntroducciĂłn al sistema de material dielĂŠctrico vidrio

V(v) 0,203 V

Q(C) 1,26 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

E(J) 0,13 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,474 V

3,94 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

0,93 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,609 V

5,07 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

1,54 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,676 V

5,63 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

1,90 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

Tabla 44.Ă rea y separaciĂłn de placas constante, con variaciĂłn de voltaje. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico vidrio

SeparaciĂłn= 5mm

Figura 99. IntroducciĂłn al sistema de material dielĂŠctrico teflĂłn Figura 97. IntroducciĂłn al sistema de material dielĂŠctrico papel

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

V(v) 0,203 V

Q(C) 1,26 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

E(J) 0,13 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,474 V

1,76 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

0,42 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0609, V

2,26 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

0,69 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

0,676 V

2,52 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??ś

0,85 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??˝

Tabla 45. Ă rea y separaciĂłn de placas constante, con variaciĂłn de voltaje. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico teflĂłn

En este experimento mediante la introducciĂłn del material dielĂŠctrico papel, teflĂłn y vidrio, los cuales tienen una constante de conductividad de (3,5) para el papel, (2,1) para el teflĂłn y (4,7) para el vidrio, constante la cual nos indica la cantidad de carga elĂŠctrica que atraviesa el material en el sistema. Con la figura 12, 13 y 14 se logrĂł evidenciar que al introducir este material dielĂŠctrico, la capacitancia aumenta dependiendo del material dielĂŠctrico que se introduzca, pues entre mayor sea la constante de conductividad del material, mayor serĂĄ su capacitancia, asĂ como la carga elĂŠctrica en la placa y la energĂa almacenada, pues al introducir un material en un capacitor aĂsla la energĂa del sistema proporcionando un aumento proporcional en las magnitudes del sistema, es decir como lo expresado anteriormente, al aislar una parte de energĂa que estĂĄ fluyendo en el sistema por parte del material, aumentara la magnitud de la capacitancia la cual por ende serĂĄ directamente proporcional a la carga de la placa y la energĂa almacenada, sometidos a la constante de conductividad del material. Sin embargo, se evidenciĂł mediante las tablas 4,5 y 6, que independientemente

del voltaje suministrado al circuito, este no afectara la proporcionalidad de las magnitudes, esto quiere decir que la capacitancia, carga de la placa y energĂa variaran dependiendo del material dielĂŠctrico que se le suministre al sistema, si y solo si el voltaje se mantiene constante con cada material. Luego se procediĂł a realizar el mismo procedimiento con los mismos materiales dielĂŠctricos propuestos anteriormente y evidenciados en las figuras 12,13 y 14, pero en este caso como lo realizado en el experimento 2, se dejĂł fijo y el ĂĄrea en el sistema, variando en este caso la separaciĂłn entre las placas. Como se puede ilustrar los datos que se obtuvieron en las tablas 7,8 y 9, pues en este caso como lo mencionado anteriormente se adiciono materiales dielĂŠctricos al sistema. V= 1,5 V Ă rea= 100đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161; 2 L(mm)

C(pF)

0,37

Q(C) 5,58 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

E(J) 4,18 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

6,6

0,28

4,24 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

3,18 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

8,2

0,23

3,42 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

2,57 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

0,19

0,79 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

2,09 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

Tabla 46. Ă rea y voltaje constantes, variando la separaciĂłn de las placas. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico teflĂłn

L(mm)

C(pF)

0,62

Q(C) 9,30 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

E(J) 6,97 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

6,6

0,47

7,07 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

5,30 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

8,2

0,38

5,70 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

4,28 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

0,31

4,65 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

3,49 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

Tabla 47. Ă rea y voltaje constantes, variando la separaciĂłn de las placas. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico papel

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO L(mm)

C(pF)

0,83

6,6

V= 1,5 V

E(J) 9,36 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

0,63

Q(C) 12,48 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 9,49 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

8,2

0,51

7,66 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

5,74 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

đ??´(đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;2 )

0,42

6,24 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

4,68 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

C(pF)

100

SeparaciĂłn= 5mm

7,12 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

Tabla 48. Ă rea y voltaje constantes, variando la separaciĂłn de las placas. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico vidrio

Con la tabla 7,8 y 9 se logrĂł evidenciar al igual que en el experimento anterior, que a medida que se introduce un material dielĂŠctrico al sistema, este aumentara su capacitancia y por ende aumentara su carga y energĂa almacenada. Pero a diferencia con el experimento anterior en este se logrĂł evidenciar que a medida que se aumenta la separaciĂłn entre las placas, la capacitancia disminuirĂĄ pues a medida que se van separando se va disminuyendo la fuerza de atracciĂłn entre las placas y por ende serĂĄ menor la energĂa almacenada en el capacitor. Para finalizar al igual que en los experimentos anteriores, se realizĂł el mismo procedimiento en el cual se suministrĂł al sistema 3 materiales dielĂŠctricos como se evidencia en las figuras 12, 13 y 14. Pero en este caso tal y como en el experimento 3 en el cual el voltaje y la separaciĂłn de placas se dejaron constantes, pero se comenzĂł a variar el ĂĄrea de las placas. Pero en este caso aĂąadiendo al circuito materiales dielĂŠctricos, con los cuales se obtuvieron los siguientes datos que se evidencian en las tablas 10, 11 y 12.

0,37

Q(C) 5,58 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

E(J) 4,18 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

138

0,51

7,70 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

5,77 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

190

0,71

10,60 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

7,95 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

400

1,49

22,31 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

16,73 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

Tabla 49. SeparaciĂłn entre placas y voltaje constantes, variando el ĂĄrea de las placas. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico teflĂłn đ??´(đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;2 )

C(pF) 0,62

Q(C) 9,30 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

E(J) 6,97 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

100 138

0,86

12,83 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

9,62 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

190

1,18

17,66 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

13,25 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

400

2,48

37,19 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

27,89 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

Tabla 50. SeparaciĂłn entre placas y voltaje constantes, variando el ĂĄrea de las placas. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico papel. đ??´(đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;2 )

C(pF) 0,83

Q(C) 12,48 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

E(J) 9,36 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

100 138

1,15

17,22 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

12,92 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

190

1,58

23,72 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

17,79 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

400

3,33

49,94 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

37,45 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13

Tabla 51. SeparaciĂłn entre placas y voltaje constantes, variando el ĂĄrea de las placas. Con introducciĂłn de material dielĂŠctrico vidrio.

Con la tabla 10,11 y 12 se logrĂł evidenciar al igual que en el experimento anterior, que a medida que se introduce un material dielĂŠctrico al sistema, este aumentara su capacitancia y por ende aumentara su carga y energĂa almacenada. Pero a diferencia con los dos experimentos anteriores, en este se logrĂł evidenciar que a medida que se aumenta el ĂĄrea de las placas, conservando un voltaje y separaciĂłn de placas con valores constantes, se obtiene un aumento en la

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO capacitancia del sistema ya que a medida que se aumenta el ĂĄrea, se aumenta la capacidad que tiene el sistema de almacenar mayor carga, por ende, su energĂa serĂĄ mayor ya que son directamente proporcionales.

resultado, como se demuestra en la figura 16.

Experimento 5. En este experimento se seleccionĂł la opciĂłn varios capacitores en el simulador 2, en el cual se construyĂł un circuito en serie, el cual se aplicĂł 3 capacitadores, los cuales se ubicaron en serie, como se demuestra en la figura 15.

Figura 101. Capacitancia equivalente en el simulador

Mediante la figura 16, se comprueba que el resultado teĂłrico levantado mediante la aplicaciĂłn de la ecuaciĂłn para la obtenciĂłn de la capacitancia equivalente, concuerda con el resultado de la capacidad total arrojado por el simulador. Figura 100. Circuito en serie con 3 capacitores

En el cual se le asigno valores a cada capacitador. C1=2*10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š C2=1,6*10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š C3=2,4*10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š Se aplicĂł la ecuaciĂłn correspondiente para hallar la capacitancia equivalente, mediante la ecuaciĂłn. 1 1 1 1 = + + đ??śđ?&#x2018;&#x2019; đ??ś1 đ??ś2 đ??ś3 Reemplazando los valores levantados en el simulador se obtiene. 1 1 1 1 = + + â&#x2C6;&#x2019;13 â&#x2C6;&#x2019;13 đ??śđ?&#x2018;&#x2019; 2đ?&#x2018;&#x2039;10 1,6đ?&#x2018;&#x2039;10 2,4đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;13 1 = 1,5416đ?&#x2018;&#x2039;1013 đ??śđ?&#x2018;&#x2019; đ??śđ?&#x2018;&#x2019; = 0,65 â&#x2C6;&#x2014; 10â&#x2C6;&#x2019;13 Por consiguiente, al comparar lo practico con lo teĂłrico, existe una correlaciĂłn de

Luego, se continuo ya teniendo la capacitancia fijada en cada capacitor, a variar el voltaje, tomando inicialmente la mediciĂłn del voltaje total con el uso del voltĂmetro. Como se demuestra en la figura 17.

Figura 102. Voltaje en un circuito en serie con 3 capacitadores

Luego, se procediĂł a tomar las mediciones de voltaje en cada capacitor. Como se demuestra en las figuras 18, 19 y 20.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Ya realizado la toma del voltaje en cada capacitor, se procediĂł a hallar la carga en los capacitores mediante la ecuaciĂłn. đ?&#x2018;&#x201E; =đ?&#x2018;&#x2030;â&#x2C6;&#x2014;đ??ś Se repitiĂł el mismo procedimiento en el cual se variĂł el voltaje en la baterĂa. Estos valores se registraron en la tabla 13.

Figura 103. Voltaje 1, tomado en C1

Figura 104. Voltaje 2 tomado en c2

Tabla 52. Datos obtenidos de circuito en serie con 3 capacitores

Mediante la tabla 13, se logrĂł concluir que la suma de los voltajes en cada capacitor es igual al voltaje total del circuito, entre menor sea el valor de la capacitancia, mayor serĂĄ flujo que pasara por el capacitador, pero al final el voltaje seguirĂĄ siendo el mismo en todo el circuito, cumpliendo con la ley de la conservaciĂłn de la energĂa, y ademĂĄs de ello cumpliendo con lo establecido para los capacitadores en serie, el cual expresa que el voltaje total es la suma de los diferentes voltajes presentes en el circuito. AdemĂĄs de ello en la tabla 13 se logrĂł evidenciar que la carga almacena serĂĄ constante durante todo el circuito sin importar que la capacitancia sea diferente en cada capacitor. Y para concluir la energĂa almacenada en el sistema es directamente proporcional a el voltaje suministrado en el circuito.

Figura 105. Voltaje 3 tomado en C3

Experimento 6. Para finalizar, en este experimento en el simulador se escogiĂł la opciĂłn de 3 circuito en paralelo, como se demuestra en la figura 21.

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Luego, se continuo ya teniendo la capacitancia fijada en cada capacitor, a variar el voltaje, tomando inicialmente la mediciĂłn del voltaje total con el uso del voltĂmetro. Como se demuestra en la figura 23. Figura 106. Circuito en paralelo, con 3 capacitores

En el cual se le asigno valores a cada capacitador. C1=2*10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š C2=1,6*10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š C3=2,4*10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š Se aplicĂł la ecuaciĂłn correspondiente para hallar la capacitancia equivalente a un circuito en paralelo, mediante la ecuaciĂłn. đ??śđ?&#x2018;&#x2019; = đ??ś1 + đ??ś2 + đ??ś3 đ??śđ?&#x2018;&#x2019; = 2.0đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š + 1,6đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š + 2,4đ?&#x2018;&#x2039;10â&#x2C6;&#x2019;13 đ??š â&#x2C6;&#x2019;13

đ??śđ?&#x2018;&#x2019; = 6 â&#x2C6;&#x2014; 10 đ??š Por consiguiente, al comparar lo practico con lo teĂłrico, existe una correlaciĂłn de resultado, como se demuestra en la figura 22.

Figura 107. Capacitancia equivalente en el simulador

Mediante la figura 22, se comprueba que el resultado teĂłrico levantado mediante la aplicaciĂłn de la ecuaciĂłn para la obtenciĂłn de la capacitancia equivalente, concuerda con el resultado de la capacidad total arrojado por el simulador.

Figura 108. Voltaje en un circuito en paralelo con 3 capacitores

Luego, se procediĂł a tomar las mediciones de voltaje en cada capacitor. Como se demuestra en las figuras 24, 25 y 26.

Figura 109. Voltaje 1 tomado en C1

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO capacitores en un circuito en paralelo no influye, AdemĂĄs de ello se evidencia que la carga en el circuito es directamente proporcional a la capacitancia presente, pues entre mayor sea la capacitancia, mayor serĂĄ la carga almacenada en el simulador, y si se suman las cargas presentes en este circuito, se obtiene la carga total del circuito. Figura 110. Voltaje 2 tomado en C2

CONCLUSION

Figura 111. Voltaje tomado en C3

Ya realizado la toma del voltaje en cada capacitor, se procediĂł a hallar la carga en los capacitores mediante la ecuaciĂłn. đ?&#x2018;&#x201E; =đ?&#x2018;&#x2030;â&#x2C6;&#x2014;đ??ś Se repitiĂł el mismo procedimiento en el cual se variĂł el voltaje en la baterĂa. Estos valores se registraron en la tabla 14.

Tabla 53. Datos obtenidos de circuito en paralelo con 3 capacitores

Mediante la tabla 14, se lo concluir que el flujo de energĂa es constante durante todo su circuito, la presencia de

La propiedad fundamental del capacitor es almacenar carga elĂŠctrica mientras mayor sea su capacitancia mayor tiempo le tomara cargarse Mientras mĂĄs capacitancia posea el capacitor mayor serĂĄ el tiempo que podrĂĄ mantener una carga o dicho de otra manera a mĂĄs capacitancia mayor tiempo de duraciĂłn de la carga La unidad de mediad es el Faradio pero como cuya unidad es muy grande para la prĂĄctica esta unidad se expresĂł en picofaradios que equivale a 1x10-12 F. Teniendo en cuenta los datos tomados de voltaje; es posible determinar la proporcionalidad presente con la carga elĂŠctrica y la energĂa. De este modo; es preciso anotar que al introducir materiales dielĂŠctricos, los valores arrojados de carga elĂŠctrica y energĂa por el simulador muestran datos muy pequeĂąos en relaciĂłn con los datos obtenidos en el punto 1, donde el material dielĂŠctrico es el aire. Con el desarrollo de esta experiencia podemos llegar a la compresiĂłn y la aclaraciĂłn de los conceptos aprendidos teĂłricamente y ver de una mejor manera la relaciĂłn que puede existir entre la

FISICA 3 (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO carga, la capacitancia y la diferencia de potencial, además de los diferentes factores que intervienen en su variación. El funcionamiento de un capacitor se basa en dos placas separadas por un aislante eléctrico o material dieléctrico. Cuando conectamos estas laminas a una fuente de energía o la sometemos a una diferencia de potencial, una lamina comienza a cargarse negativamente (se llena de electrones) haciendo que la otra tenga que liberar electrones, y quedando así cargada positivamente. Al desconectar la fuente de energía las placas se mantienen cargadas muy cerca entre una y otra gracias al material aislante. Esto hace que las cargas tiendan a atraerse y se mantengan en las placas, almacenando energía eléctrica para ser utilizada cuando se requiera. BIBLIOGRAFÍA https://cursos.mcielectronics.cl/2019/ 06/18/capacitores/ HEWITT, Paul. Física conceptual. Novena edición. Pearson Educación. 2004. • SEARS-ZEMANSKY. Física universitaria. Vol. 2. Undécima edición. Pearson Educación.2004 • BUECHE, F. Física para estudiantes de Ciencias e ingeniería. México. Mc. Graw-Hill. 1988 http://fisica2ficunasam.zonalibre.org/ CAPITULO%20V.%20CONDENSADOR ES%20Y%20DIELECTRICOS.pdf