LABORATORIOS FÍSICA 3, ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO by grupofisica-gmail

Sofía Hernández Tibaduiza Cristián Pérez Rodríguez Stiven Robayo González Danilo Saavedra Cárdenas

LABORATORIOS FISICA III ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Prรกctica 1

NORMAS DE SEGURIDAD

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO)

NORMAS DE SEGURIDAD Christiaan Danilo José Saavedra Cardenas(Cod:201811815) Angie Sofía Hernández Tibaduiza (Cod:201820371) Carlos Stiven Robayo Gonzalez (Cod:201820646) Cristian Andres Perez Rodriguez (Cod:201820596) FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS ESCUELA DE FÍSICA UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA Carlos.robayo@uptc.edu.co 1. RESUMEN Se realizó la consulta sobre la respectiva normatividad para el uso o realización de un laboratorio de física, qué aspectos debemos tener en cuenta, cómo lo debemos realizar, además se consultó específicamente qué normas tenemos que aplicar cuando se realiza un laboratorio de electricidad y magnetismo. Asimismo, consultamos la simbología utilizada por la normatividad de seguridad en el laboratorio y la simbología de equipos utilizados en dicho laboratorio. La consulta la pudimos llevar a cabo gracias a libros y ayuda tecnológica donde conocimos y damos a conocer como realizar un correcto laboratorio de física sin ningún accidente o percance.

2.INTRODUCCIÓN En este laboratorio se realizó la investigación correspondiente a las diferentes simbologías y normas encontradas en un laboratorio, con el fin de prevenir riesgos que afecten la vida y la integridad de las personas que ingresarán al laboratorio. Las normas y diferentes simbologías dichas en este laboratorio, tienen como principal objetivo propiciar un ambiente seguro para el desempeño de labores experimentales, la falta de señalización incrementa el riesgo ya que el estudiante no cuenta con la más elemental información sobre el riesgo y la manera de evitarlo

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3. MÉTODO EXPERIMENTAL Para la realización del laboratorio se consultaron distintas páginas webs para la obtención de la información además de la simbología también se consultó la información sobre algunos aparatos que suelen ser utilizados en los laboratorios de electricidad y magnetismo con el fin de tener una idea más clara del uso del aparato. 4.RESULTADOS Y ANÁLISIS

Figura 1- multímetro Un multímetro (Figura 1), también denominado polímetro o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas, como corrientes y potenciales (tensiones), o pasivas, como resistencias, capacidades y otras.

Figura 2- Resistencias Se le denomina resistencia eléctrica (Figura 2) a la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

Figura 3- Electróforo En la física experimental, el electróforo (Figura 3) es un generador de electricidad estática de tipo capacitivo formado por un condensador de plato simple, operado manualmente. Produce cargas electrostáticas mediante un proceso de inducción electrostática.

Figura 4- Electrómetro Se denomina electrómetro (Figura 4) a un electroscopio dotado de una escala. Los electrómetros, al igual que los electroscopios, han caído en desuso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos de precisión

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Figura 5- Amperímetro Un amperímetro (Figura 5) en términos generales, es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". El amperímetro se utiliza para medir la intensidad de las corrientes eléctricas.

Figura 6- Electrodos de cobre Un electrodo (Figura 6) es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío del grupo, un gas , etc. La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday por composición de las voces griegas elektron, que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad; y hodos, que significa camino

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) Figura 7 - Medidor de campo eléctrico El medidor de campo eléctrico (Figura 7) dispone de una sonda triaxial esférica para la detección de la radiación electromagnética.

Figura 8- Gaussímetro El gaussímetro (Figura 8) tiene sensor interno para la detección la radiación en Teslas o micro Gauss

Figura 9-Voltímetro Un voltímetro (Figura 9)es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. NORMAS PARA EL USO DEL LABORATORIO DE FÍSICA 1. Todos los presentes en el laboratorio deben cumplir con la puntualidad del horario a clase.(Debel & Sanchez, 2008) 2. Se encuentra totalmente prohibido sacar cualquier elemento perteneciente al laboratorio sin autorización del coordinador del laboratorio(Debel & Sanchez, 2008)

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) 3. El daño o pérdida de cualquier elemento del laboratorio debe ser repuesto por el grupo de trabajo antes de terminar el lapso académico. (Debel & Sanchez, 2008) 4. Al terminar la clase el profesor y alumnos deben llenar una hoja de control de utilización de equipos donde especifique que equipos y materiales se utilizaron, la cantidad utilizada y observaciones sobre anomalías de estos. (Debel & Sanchez, 2008) 5. El profesor debe permanecer en el laboratorio supervisando la práctica desde el inicio de la clase hasta la culminación de esta. (Debel & Sanchez, 2008) 5. Los alumnos deben abstenerse de realizar cualquier experimento diferente al que se contempla en la práctica o a lo que el profesor plantee. (Debel & Sanchez, 2008) 6. El ingreso al laboratorio después del horario de clase está prohibido sin autorización y compañía del profesor responsable de la asignatura. (Debel & Sanchez, 2008) 7. Está prohibido fumar o ingerir alimentos en el laboratorio. (Parody, 2015) 8. El desorden dentro del laboratorio puede generar suspensión y pérdida de la práctica. (Parody, 2015) 9. Revisar que el laboratorio se encuentre en perfecto orden y limpieza al terminar las labores diarias. (Debel & Sanchez, 2008) 10. No ingresar con maletines, mochilas y bolsos al laboratorio. (Debel & Sanchez, 2008) 11. Mantener mesas y escritorios limpios. (Debel & Sanchez, 2008) 12. Utilizar bata blanca dentro del laboratorio. (Debel & Sanchez, 2008) 13. Evitar el uso de accesorios. (Parody, 2015) 14. No utilizar bufandas, pañuelos largos ni prendas que dificulten la movilidad. (Parody, 2015) 15. Si se tiene cabello largo recoger antes de ingresar. (Debel & Sanchez, 2008) 16. Evitar maquillarse dentro del laboratorio. (Debel & Sanchez, 2008) 17. Limpiar inmediatamente superficies donde se ha generado un derrame de productos químicos. (Debel & Sanchez, 2008) 18. Abstenerse de utilizar frascos de reactivos que hayan perdido su etiqueta. (Debel & Sanchez, 2008) 19. El docente debe asegurarse y verificar que los estudiantes utilicen los implementos de protección personal. (Debel & Sanchez, 2008)

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NORMAS PARA EL USO DE LABORATORIO DE FÍSICA AL TRABAJAR CON ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 1. Cuando se trabaje en equipo, limitar el número de personas y cosas alrededor, con el fin de mantener la seguridad de todos los presentes. (Moros, n.d.) 2. Evitar la acumulación desordenada de puntos conductores, aparatos y otros objetos. Ya que esto puede ocasionar cortocircuitos o choques eléctricos. (Moros, n.d.) 3. No trabajar solo, de ocurrir un accidente es conveniente tener a alguien cerca para desconectar el interruptor y posteriormente el aparato de la red eléctrica. (Moros, n.d.) 4. Tener cuidado con los capacitores (conservan energía y sirven como sustento en un campo eléctrico), ya que si se extiende la tensión nominal pueden invertir sus polaridades e incluso explotar. ("REGLAMENTO PARA LABORATORIOS DEL DEPARTAMENTO DE FISICA", 2012) 5. Antes de cerrar un circuito verificar la instalación y cerciorarse de que esté correcta 6. Evitar contacto directo con cualquier fuente de tensión. (Moros, n.d.) 7. Cerciorarse siempre de tener las manos secas y no estar cerca de superficies mojadas. (Moros, n.d.) 8. Si se intercala un instrumento en el circuito es necesario desconectar la tensión antes de realizar este tipo de operaciones. (Moros, n.d.) 9. Utilizar zapatos completamente cerrados y cómodos. ("REGLAMENTO PARA LABORATORIOS DEL DEPARTAMENTO DE FISICA", 2012) 10. Es necesario la utilización de elementos de protección asignados para cada práctica. ("REGLAMENTO PARA LABORATORIOS DEL DEPARTAMENTO DE FISICA", 2012) 11. Únicamente las personas autorizadas para realizar mantenimiento eléctrico de equipos pueden realizar las respectivas reparaciones. (Moros, n.d.) 12. Es importante estar atento de que las llaves termomagneticas queden bajas. (Moros, n.d.) 13. Desconectar la herramienta eléctrica cuando no se esté utilizando. (Moros, n.d.) 14. Antes de salir del laboratorio verificar que todos los elementos eléctricos queden

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desconectados.

("REGLAMENTO

PARA

LABORATORIOS

DEL

DEPARTAMENTO DE FISICA", 2012) 15. Nadie debe manipular equipos de laboratorio sin previa autorización. (Moros, n.d.) 16. Las personas que posean marcapasos o implantes no pueden realizar ninguna práctica con campos electromagnéticos. (Moros, n.d.)

SIMBOLOGÍA UTILIZADA POR NORMA DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO Los símbolos de seguridad en el laboratorio son unos pictogramas que se están estampados en las etiquetas de los productos, zonas, etc y que sirven para dar una percepción instantánea del tipo de peligro que entraña el uso, manipulación, transporte y almacenamiento de estos. Los cuales son los siguientes:(Debel & Sanchez, 2008)

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SIMBOLOGÍA DE EQUIPOS UTILIZADOS EN LABORATORIO

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CONCLUSIONES ● Para una realización en norma y en orden de un proceso experimental con referencia a magnetismo, electricidad, entre otras cosas que por definición sería un laboratorio en los ámbitos de física, se debe tener en cuenta el equipo de seguridad personal que se ha designado además de las especificaciones y advertencias de los equipos y zonas del laboratorio que por lo general tiene su respectiva simbología. ● Para una óptima realización de nuestra práctica se recomienda seguir todas las recomendaciones que nos brinde el docente a cargo y llevar toda nuestra protección personal en especial cuando se realicen prácticas de electricidad y magnetismo. ● Es de vital importancia reconocer la simbología para el laboratorio tanto para la protección personal como para evitar los peligros que conllevan el uso de ciertos equipos o una zona en específico, ya que gracias a esto podemos evitar los accidentes más comunes al hacer un proceso experimental en un laboratorio. ● Tener presente el uso y cuidado de cada uno de los elementos y sustancias utilizadas dentro del laboratorio de igual manera portar adecuadamente la dotación requerida para la práctica que se realizará y así evitar algún tipo de accidente. BIBLIOGRAFÍA ● Moros, R. NORMAS GENERALES PARA EL USO DEL LABORATORIO DE FÍSICA | Laboratorios | Maestros. Retrieved 22 June 2020, from https://es.scribd.com/doc/58412352/NORMAS-GENERALES-PARA-EL-USO-DEL-

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) LABORATORIO-DE-FISICA ● REGLAMENTO PARA LABORATORIOS DEL DEPARTAMENTO DE FISICA. (2012). Retrieved 22 June 2020, from https://fisicalabsinvestigacion.uniandes.edu.co/archivos/reglamento_general.pdf ● Debel, E., & Sanchez, A. (2008). IDENTIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE MEDICIONES ELÉCTRICAS [Ebook]. Falcó, Venezuela: Universidad Nacional Experimental

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Prรกctica 2

ELECTROSTATICA

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ELECTROSTÁTICA Sofía Hernández Tibaduiza (201820371) Cristián Pérez Rodríguez (201820596) Stiven Robayo González (201820646) Danilo Saavedra Cárdenas (201811815) FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS ESCUELA DE FÍSICA UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA Carlos.robayo@uptc.edu.co

RESUMEN Se realizaron los respectivos experimentos 1) Se tomó un puñado de confeti después frotamos una regla o un peine de plástico sobre el pelo limpio y seco y lo acercamos a los trozos de papel. 2) Inflamos dos globos y los amarramos a una vara de plástico, de manera que quedaran a la misma altura frotamos los globos con un trozo de tela y los dejemos suspendidos.3) Se construyó el electroscopio 4) Frotamos un tubo de PVC con una tela o lana y lo acercamos al electroscopio 5) Elaboramos un péndulo con ayuda de una esfera de icopor forrada con papel aluminio. Frotamos barras de diferentes materiales con acetato y acercamos la barra lentamente hasta tocar la esfera del péndulo. Analizamos los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio

INTRODUCCIÓN La electrostática es la parte de la física que estudia las interacciones entre cuerpos en reposo, cargados eléctricamente. La carga eléctrica es una de las propiedades que poseen las partículas elementales, (por ej.: protón electrón, neutrón) la cual se manifiesta en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen. Existen dos tipos de carga eléctrica

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(positiva: la que posee el protón, negativa: la que posee el electrón, El neutrón no posee carga eléctrica). Las partículas elementales son los constituyentes elementales de la materia. Los átomos son partículas con una estructura muy compleja con un núcleo central muy pequeño y una corteza exterior a gran distancia. Todo átomo cargado de electricidad es un ion. Por otra parte, un cuerpo eléctricamente neutro tiene igual número de protones que de electrones. Se dice que es y estará cargado negativamente si ha ganado electrones y estará cargado positivamente si ha perdido electrones Dos cuerpos que tienen el mismo tipo de carga eléctrica se repelen, y si tienen distinto tipo de carga eléctrica se atraen. (Martin & Serrano, n.d.) MÉTODO EXPERIMENTAL Se construyó un péndulo electrostático el cual Consiste usualmente en una pequeña esfera de icopor recubierta de papel aluminio. El péndulo electrostático es un sencillo dispositivo empleado con fines didácticos para poner de manifiesto ciertos fenómenos electrostáticos

Figura1. Materiales experimento 5 electroscopio: Aparato que sirve para conocer si un cuerpo está electrizado y permite, en caso afirmativo, determinar su signo.

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Figura 2. Materiales laboratorio 4 RESULTADO Y ANÁLISIS Los materiales conductores son aquellos que ofrecen poca resistencia al paso de la electricidad, por lo que se transforman en las mejores formas de distribuir la energía en el espacio físico. Si bien todos los materiales permiten la conducción de corriente eléctrica en algún grado, la diferencia se percibe en la efectividad que presentan para transportar energía. Enciclopedia de Ejemplos (2019).

Figura 3. Enciclopedia de Ejemplos2 (2019)

La secuencia triboeléctrica es una lista de materiales dispuestos en un orden determinado. Frotando dos materiales de la secuencia, el que esté en la posición

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más alta se cargará positivamente, mientras que el que se sitúe más abajo se carga negativamente (Mignaco & Pedrozo, 2016) EXPERIMENTO 1: De acuerdo con varios experimentos ya antes probados se puede observar el comportamiento de los cuerpos cargados eléctricamente, estos se pueden repeler o atraer debido a la fuerza se manifiestan entre las cargas. Este experimento cargamos un cuerpo neutro mediante la fricción, quiere decir que el objeto que cede electrones va quedar cargado positivamente y el que recibe quedará cargado negativamente. La regla de plástico a al ser frotada con el cabello, ocurre un traspaso de electrones del cabello hacia la regla, la regla quedó cargada negativamente y el pelo o si se usara lana queda cargada positivamente. La regla que tiene mayor carga negativa hace que los papelitos que tienen carga neutra reorganicen sus electrones cada vez que se acerca la regla que es el objeto cargado negativamente. Se aprendió que al tener dos cuerpos neutros ocurrirá un traspaso de electrones y un cuerpo quedará cargado positivamente y el otro negativamente. º

Figura 5. (Mignaco & Pedrozo, 2016)

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Figura 6. Electrostática materiales experimento 1, Rodriguez. C, 2020

Al acercar el cuerpo cargado negativamente a los papelitos que son cargados neutros, hará que estos reorganicen sus electrones y así producir una interacción entre la regla y ellos.

Figura 7.Electrostática atracción entre la regla y los papeles, Rodriguez. C, 2020

Se pudo observar que al momento de que ocurra la atracción entre los papeles y la regla si hay un número grande de papeles juntos a la hora de acercar la regla no atrae a muchos, se puede suponer que a la atracción no es lo suficiente fuerte para atraer a varios papeles si no solo a unos pocos, se pudo deber que la carga negativa de la regla fue muy leve.

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se propone buscar más métodos para cargar por decirse así fuerte o mayormente el cuerpo, y así creando una fuerza de atracción mucha mayor.

EXPERIMENTO 2: Al realizar el experimento de los globos, se aprendió de una manera más didáctica y práctica el fenómeno de la electrización y cómo reaccionan las cargas dependiendo si sus cargas son iguales o diferentes. Los globos son eléctricamente neutros, cuando ponemos en contacto dos materiales compuestos por elementos diferentes, uno de ellos puede capturar algunos electrones del otro, en este caso estamos poniendo en evidencia la electrificación por frotamiento. Al frotar uno de los globos con el gorro de lana, este se cargó de manera negativa y el otro al no recibir ningún tipo de carga, se mantiene neutra, lo que hace que haya un desequilibrio y los globos se atraigan.

Figura 8. Cargas opuesta(2020) Hernandez S

Después al frotar los dos globos con el gorro de lana, son cargados de manera negativa y los globos se repelen.

Figura 9. Cargas iguales(2020) Hernandez S

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figura 10. Electricidad estática. (2020)

EXPERIMENTO 3 Y 4: los fenómenos que observamos son : · Carga por inducción. La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro. · La Ley de Cargas enuncia que las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de diferente signo se atraen; es decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signo (por ejemplo, dos cargas positivas) son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas entre cargas de signos opuestos (una carga positiva y otra negativa), son de atracción. Como nos explica la ley de cargas cuando en nuestro experimento frotamos el tubo de PVC con un pedazo de tela este se carga con una carga igual a la de las láminas de aluminio que se encuentran en nuestro recipiente y por ese motivo ellas se repelen una de otra, probamos un globo que lo frotamos a nuestro cabello y cuando lo acercamos a nuestro electroscopio pasa exactamente que con el tubo de PVC nuestras láminas de aluminio se repelen. El mejor conductor de electricidad es el cobre, que hay materiales que se cargan positiva y negativamente, cuando un material está cargado positivamente y se acerca a otro que igualmente tiene una carga positiva estos se repelen y pasa lo

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contrario cuando uno está cargado positivo y el otro negativo estos se atraen mutuamente. En el caso del electroscopio propongo encontrar materiales que se cargan negativamente, y así al acercarlo al electroscopio las láminas de aluminio se atraigan. logre entender de forma más clara la ley de coulomb, la carga por inducción y la ley de cargas. En el caso del electroscopio nos ayuda a detectar la existencia de cargas eléctricas en objetos cercanos. También indica el signo de la carga eléctrica; es decir, si se trata de una carga negativa o positiva.

Figura 11. Electrostática materiales experimento 3 Y 4, Robayo. S,2020

EXPERIMENTO 5 Fenómeno observado: El fenómeno observado es la carga por contacto. a electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo

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El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aprendí como se imanta un objeto, cuando la regla cargada positivamente se acerca a la bola las cargas de la bola se polarizan quedando como imán y la parte negativa es atraída por la regla Propongo que se trabaje con diferentes materiales para conocer lo relativo a los imanes Integre los conceptos relacionados con las cargas, campos magnéticos Construí el equipo utilizando elementos que están a la mano Ampliar de manera práctica el conocimiento teórico que hemos venido realizando en las clases de física Se presupone el movimiento de las cargas, aunque visualmente no lo puedo observar Una de las más interesantes es el motor eléctrico que tiene miles de utilidades y el campo magnético que es utilizado el día de hoy en el transporte aéreo y muchos más. Las muchas aplicaciones que se tienen hoy en dia a partir de la conceptualidad dejada por tesla

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Figura 12. materiales experimento 5, saavedra c, 2020

Figura 13. materiales experimento 5, saavedra c, 2020

CONCLUSIONES ● La fricción es un método muy fácil de comprobar la carga de un objeto o cuerpo, el traspaso que ocurre en este procedimiento, y así producir dos cuerpos con cargas opuestas. ● La carga es un método claro de cómo se puede cargar un objeto sin llegar a tocarlo, podemos notar que un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a uno neutro, ya que al acercar el cuerpo electrizado causa una redistribución de los electrones del cuerpo neutro y así ocasionar la atracción. ● Se pudo visualizar de manera práctica los fenómenos de movimiento de cargas por medio de la imantación que sucede al frotar un cuerpo con otro que tienen diferentes comportamientos eléctricos donde unos ganan y otros ceden electrones por ende la tabla periódica clasifica los elementos en electropositivos y electronegativos con base a sus características de pérdida o ganancia ● Al desarrollar este laboratorio, utilizando diferentes materiales se pudieron visualizar diferentes fenómenos dados por la electrización y el desequilibrio que se puede ocasionar cuando dos cargas son neutras

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BIBLIOGRAFIA -

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/digfa/cfisica/electro/intro_electro. html

http://www2.montes.upm.es/dptos

Prรกctica 3

LEY DE COULOMB

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LEY DE COULOMB Sofía Hernández Tibaduiza (201820371) Cristián Pérez Rodríguez (201820596) Stiven Robayo González (201820646) Danilo Saavedra Cárdenas (201811815)

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS ESCUELA DE FÍSICA UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA Carlos.robayo@uptc.edu.co

1. RESUMEN Se ingresó al simulador para realizar las distintas pruebas, donde primero se daba un valor fijo para q1 y una distancia también fija, se iba cambiando el valor de q2 para observar su comportamiento y cuál era su fuerza resultante, seguido de esto ahora le damos valor fijo a q2 y a la distancia y fuimos cambiando los valores de q1 para ahora observa el comportamiento. ¿Qué cambiaba? respecto a la primera observación después de realizar estas dos observaciones y apuntar los datos que nos arroja el simulador proseguimos a realizar el último experimento que constaba de fijar los valores de las cargas q1 y q2 y lo que íbamos cambiando era la distancia y el simulador nos mostraba la fuerza resultante dependiendo de la distancia que fuéramos colocando , estos datos lo plasmamos en una tabla donde se realizó las gráficas correspondientes a cada una de las tablas, además identificamos el tipo de comportamiento, que ecuación presenta cada gráfica, calculamos la pendiente, además se representó en una gráfica los valores de la fuerza frente al cuadrado del inverso de la distancia entre las cargas y por último se halló el valor de ε.

2. INTRODUCCIÓN La ley de coulomb se emplea para calcular la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas en reposo. A partir de esta ley se puede predecir cuál será la fuerza electrostática de atracción o repulsión existente entre dos partículas según su carga eléctrica y la distancia que existe entre ambas. La ley de Coulomb debe su nombre al físico francés Charles-Augustin de Coulomb, quien en 1875 enunció esta ley, y que constituye la base de la electrostática:

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“La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario”. Esta ley de representa de la siguiente manera:

(1)

En donde: F = fuerza eléctrica de atracción o repulsión en Newtons (N). Las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen. k = es la constante de Coulomb o constante eléctrica de proporcionalidad. Está constante en el Sistema Internacional de Medidas equivale a

(2) r = distancia que separa a las cargas y que es medida en metros (m). q = valor de las cargas eléctricas medidas en Coulomb (C). 3 MÉTODO EXPERIMENTAL El equipo utilizado fue el software (Figura 1) que nos da unas condiciones donde podemos simular lo que sería la realidad, colocando diferentes distancias y cargas, en el software podemos mover las cargas de un punto a otro, además podemos cambiar el signo de la carga. La versatilidad del software radica en que después de colocar la distancia y el valor de las cargas nos muestra directamente la fuerza resultante entre las cargas y la dirección que tendría las fuerzas.

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Figura 1- Software utilizado

4 RESULTADO Y ANÁLISIS Si se hubiera realizado un laboratorio presencial el equipo utilizado hubiera sido el siguiente  Multímetro: (Figura2) es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras

Figura 2- Multímetro



Cable apantallado: (Figura 3) se llama cable apantallado a un tipo de cable recubierto por una malla o tubo metálico, que actúa de jaula de Faraday para evitar acople de ruidos y otras interferencias, tanto del entorno hacia el cable, como del cable al entorno

Figura 3- Cable apantallado

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

Base: una estructura un soporte en este caso en física para poder realizar el montaje de la práctica



Esfera conductora: es una esfera metálica, la cual sirve como material conductor, esta adquiere carga, situando dicha carga en la superficie de la esfera siendo neutro su interior Riel: se denomina riel, carril o rail a cada una de las barras metálicas sobre las que se desplazan las ruedas

 Vernier: procesos de medición. Utensilios. Longitudes. Calibre. Calibrador. Pesas con soporte: estas en física son para establecer el equilibrio en el procedimiento  Nuez doble: una doble nuez es parte del material de metal utilizado en un laboratorio para sujetar otros materiales como pueden ser aros, agarraderas  Varilla de soporte: insertada cerca del centro de uno de los lados de la base, que sirve para sujetar otros elementos  Cables de conexión: son para transmitir fuentes de corriente de un lugar a otro conectados por extremos de este  Fuente de 0 a 25 kv y cables de conexión 30 kv Con estos materiales, se calcula y se hace el procedimiento cambiando y variando los datos y al igual que con el simulador, se prueban los resultados con la ley de Coulomb

Realizando las respectivas experiencias se obtuvieron los siguientes resultados: Experiencia 1. Utilizando el simulador (Figura 1) Se fijó la distancia entre las cargas y seleccionamos un valor fijo para la carga q1 y modificamos los valores de la carga q2 con los siguientes valores: q1 = -6 r = 0.06 m Entre las cargas q1 y q2 se hizo la relación entre q1 y la fuerza entre estas dos cargas, se fijó una distancia de 0,06 metros y un valor fijo a q1 de -6μC. Se hizo la respectiva tabla y gráfica (Figura 4) y esto fue lo que se obtuvo:

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TABLA 1- Fuerza vs Carga q2

Figura 4- Fuerza vs Carga (q2)

De acuerdo con la gráfica (Figura 4) se halló una pendiente de 1,39322 E-16 y la ecuación de la gráfica es y = 14,979x + 4E-05 Se puede observar gracias a la gráfica (Figura 4) que está presenta un comportamiento lineal, gráficamente vemos que a medida que los datos en el eje X (carga q2) aumentan, los datos en el eje Y (Fuerza) también aumenta. La fuerza es directamente proporcional a la carga. Experiencia 2. Entre dos cargas q1 y q2 se hizo la relación entre q1 y la fuerza entre estas dos cargas, se fijó una distancia de 0,03 metros y un valor fijo a q2 de 4μC. Se hizo la respectiva tabla y gráfica (Figura 5) esto fue lo que se obtuvo:

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TABLA 2- Fuerza vs Carga q1

FUERZA vs CARGA q1

FUERZA (N)

400

y = 39,945x + 0,0002

300 200 100 0 0

4 F (N)

CARGA 1 (F (N)) Lineal

Figura 5- Fuerza vs Carga (q1)

De acuerdo a la gráfica (Figura 5) se halló una pendiente de: 39,9446241 y la ecuación de la gráfica es: Y = 39,945x + 0,0001 Se puede observar gracias a la gráfica (Figura 5) que está presenta un comportamiento lineal, gráficamente vemos que a medida que los datos en el eje X (carga q1) aumentan, los datos en el eje Y (Fuerza) también aumenta. Gracias a esto se observa que a medida que la carga aumenta su valor que es en coulomb, la fuerza también aumenta, esto quiere decir que la fuerza es directamente proporcional a las cargas. Además, cabe resaltar que la fuerza de repulsión y atracción entre dos cargas (q1 y q2) iguales, va a ser la misma, lo único que es importante remarcar es si esta fuerza es de repulsión o atracción ya que su valor es el mismo. En la tabla se observa que a medida que la carga positiva aumenta, el valor de la fuerza va a ser el doble de lo anterior, y el mismo caso sucede al aumentar la carga negativa.

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) Experiencia 3. Fijando los valores de q1 y q2, que son las dos cargas con las cuales se trabajaran, se va cambiando el valor de la distancia(r) y con esto, se va anotando la fuerza resultante entre las mismas cargas, pero, con diferente distancia. Se hizo la respectiva tabla y gráfica y esto fue lo que se obtuvo: q1=-8μC q2=2μC TABLA 3- Fuerza vs distancia

Figura 6 Fuerza vs Distancia

De acuerdo con la gráfica (Figura 6) se halló una pendiente de -30.033721 y la ecuación de la gráfica es y=1432,9x-1.996 Se puede observar que la gráfica (Figura 6) es una función potencial, también se puede observar que a medida que las cargas están más cerca, la fuerza aumenta y cuando las cargas tienen un distanciamiento mayor, la fuerza disminuye, lo que significa que la distancia y la fuerza son inversamente proporcionales.

Experiencia 4. Ahora con respecto a los resultados de la tabla anterior, se halla la gráfica de los valores de la fuerza frente al cuadrado del inverso de la distancia entre las cargas. Lo que se obtuvo fue:

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) Tabla 4- Fuerza vs la inversa al cuadrado de la distancia

Figura 7 Fuerza vs inversa al cuadrado de la distancia

Al realizar el respectivo cálculo de la inversa al cuadrado de la distancia, se puede observar que la gráfica (Figura 7) da como resultado una línea recta ya que, al hacer este proceso lo que se está realizando es una linealización de los datos. También se puede observar que a medida que la inversa al cuadrado de la distancia disminuye, la fuerza también lo hace, lo que significa que son directamente proporcional y esto sucede independiente de cual sea el valor de las cargas. Experiencia 5. Para calcular el valor de ε se procedió a usar resultados que fueron obtenidos gracias a la tabla 1:

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO)

5 CONCLUSIONES ● Se pudo observar el comportamiento que Charles-Augustin de Coulomb describe en la ley de coulomb, la fuerza es directamente proporcional al producto de la magnitud de las cargas, si alguna de las cargas de las que están interactuando duplica su valor, la fuerza doblará su magnitud, si la carga se triplica la magnitud de la fuerza también lo hará y así sucesivamente. ● Observamos que los cuerpos cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse, la fuerza es de atracción si las cargas son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo, además podemos concluir que la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

● Se pudo observar que cuando el valor de las cargas aumentaba el producto entre ellas también, de la misma manera la fuerza electrostática, pero cuando la distancia que las separaba era mayor la fuerza disminuye. Se puede concluir que a mayor distancia se genera menor fuerza y a una menor distancia (r) mayor fuerza eléctrica. En efecto, comprobamos la ley de coulomb en la simulación. 

la fuerza eléctrica es proporcional a 1/r^2 es decir cuando se duplica la distancia r la fuerza disminuye a 1/4 de su valor inicial cuando la distancia disminuye a la mitad, la fuerza aumenta cuatro veces su valor inicial

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6 BIBLIOGRAFIA Martin, T., & Serrano, A. Electrostática. Introducción. Retrieved30June2020,fromhttp://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfi sica/e lectro/intro_electro.html "Ley de Coulomb". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/ley-de-coulomb/ Consultado: 6 de julio de 2020, 07:46 pm.

Prรกctica 4

LEY DE COULOMB Y CAMPO ELร CTRICO

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) LEY DE COULOMB Y CAMPO ELÉCTRICO Sofía Hernández Tibaduiza (201820371) Cristián Pérez Rodríguez (201820596) Stiven Robayo González (201820646) Danilo Saavedra Cárdenas (201811815) FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS ESCUELA DE FÍSICA UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA Carlos.robayo@uptc.edu.co

1. RESUMEN Se ingresó a los simuladores para realizar los respectivos ensayos ; Primero se ingresó al simulador 1 en el cual solo se podía dar valores positivos (carga fija , carga móvil ) , en la primera tabla se le dio un valor fijo a la carga fija y a la distancia ; se tenía que modificar los valores de la carga móvil para así hallar el campo eléctrico dependiendo del valor de la carga móvil , en la segunda tabla se fijó un valor para la carga móvil y una distancia entre las cargas, se modificaron los valores de la carga fija y en la tercera tabla se fijó un valor para la carga fija y móvil, se modificaron los valores de la distancia después de hacer los cálculos correspondientes para así poder realizar las tablas.

Se prosiguió al simulador 2, en este simulador se manejan valores positivos y negativos (carga fija , carga móvil ) exceptuando claramente la distancia que si era positiva, en la primera tabla se fija la distancia entre las cargas y se selecciona un valor fijo para la carga q1 y se modifican los valores de la carga q2 (negativo) , en la segunda tabla se fija la distancia entre las cargas y seleccione un valor fijo para la carga q2 (negativo), para todas las tablas el objetivo principal era encontrar el valor del campo eléctrico. En cada tabla se realizó su respectivo dibujo que muestra con claridad las ubicaciones de las cargas y se indica en el dibujo los vectores fuerza y campo eléctrico en cada caso. Además, se realizó una gráfica de E vs r correspondiente a la tabla del punto 3. 2. INTRODUCCIÓN La ley de Coulomb describe las fuerzas que actúan a la distancia entre dos cargas. Por medio del concepto de campo eléctrico, podemos reformular el problema al separarlo en dos pasos distintos. ● Una de las cargas genera un campo eléctrico en todo el espacio. ● La fuerza que actúa sobre una carga introducida en el campo eléctrico de la primera es provocada por el campo eléctrico en la posición de la carga introducida. Si todas las cargas están en reposo, se obtiene exactamente las mismas respuestas con

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) el campo eléctrico que con la ley de Coulomb. Entonces, el concepto de campo eléctrico surge por sí mismo cuando las cargas se pueden mover una con respecto a otra. La dirección del campo eléctrico apunta hacia afuera para una carga puntual positiva y hacia adentro para una carga puntual negativa. La magnitud del campo eléctrico decae como 1/r^2 conforme nos alejamos de la carga. El campo eléctrico E en un punto x se define formalmente como la fuerza que experimenta una carga puntual q0 en x dividida por q0:

La unidad de E es N/C. De esta forma, el campo eléctrico es dependiente de la carga q0, tendremos por objetivo : Estudiar los fenómenos producidos por cargas eléctricas en reposo partiendo de la ley de

Coulomb y del concepto de campo eléctrico ; Estudiar los conceptos de trabajo y de energía electrostática para enunciar el concepto de potencial eléctrico.

3. MÉTODO EXPERIMENTAL El equipo utilizado fueron dos softwares didácticos, los cuales da unas condiciones donde se puede simular lo que sería la realidad, colocando diferentes distancias y cargas, en el software podemos mover las cargas de un punto a otro, además podemos cambiar el signo de la carga La versatilidad del software radica en que después de colocar la distancia y el valor de las cargas muestra directamente la fuerza resultante entre las cargas y la dirección que tendría las fuerzas. con el valor de las fuerzas ya podemos encontrar el campo eléctrico correspondiente. El primer simulador (Figura 1) se maneja con valores relativamente grandes y tiene la característica que no se pueden manejar cargas negativas.

Figura 1. Simulador 1

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) En el segundo simulador (Figura 2) se encuentra la característica que los valores son más pequeños, pero si se pueden manejar cargas negativas.

Figura 2. Simulador 2

Los dos simuladores cuentan con la característica de dar los valores de las cargas en µC, lo que significa que, al hacer los respectivos cálculos, las cargas deben estar

multiplicadas por 10-6. Una de las diferencias más notorias entre los dos softwares utilizados, radica en que las cargas del simulador 1(Figura 1) son mayores a las cargas del simulador 2(Figura 2), dado esto el simulador 1 nos permite ver de manera más relevante los cambios que presentan las fuerzas . 4. RESULTADO Y ANÁLISIS A continuación, se muestran los resultados de cada una de las experiencias con sus respectivas especificaciones, en las cuales se utilizaron dos simuladores que proporcionaban la fuerza entre las cargas, y por último el campo eléctrico el cual se calculó utilizando la ecuación (1). ● EXPERIENCIA 1 Utilizando el simulador 1 se tienen dos cargas, una fija representada por Q(40μC) y otra móvil representada por (q) que varía y la distancia (r) entre las cargas que corresponde a 1.17 m, teniendo la fuerza y la carga móvil se halla el campo eléctrico mediante la ecuación (1).

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO)

Tabla 1-Fuerza y campo eléctrico de la experiencia 1

Una vez realizada nuestra tabla podemos realizar nuestro diagrama. (Figura 3) Donde F corresponde a nuestro vector fuerza y vector campo eléctrico.

Figura 3. Diagrama de cargas de la experiencia 1 Como se observa en la tabla 1 a medida que aumenta la carga fija y la carga móvil, directamente crece nuestro campo eléctrico ya que si la carga es positiva (q > 0), la fuerza eléctrica tendrá el mismo signo que el campo y por tanto se moverá en el sentido del campo. El campo eléctrico se relaciona ya que en una posición indica la fuerza que actuaría sobre una carga puntual positiva unitaria si estuviera en esa posición. El campo eléctrico es la dirección de la fuerza que ejerce sobre una carga positiva de prueba y las cargas generadoras se manifiestan mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas a través de campos electromagnéticos Como se observa en la figura 1 el vector campo eléctrico va en la misma dirección del

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) vector fuerza ya que la carga fija y la carga móvil son positivas la fuerza experimentada por la carga tiene la misma dirección que el campo eléctrico. ● EXPERIENCIA 2 En la experiencia número dos utilizamos el simulador 1, se tenían dos cargas una fija (Q) y otra móvil (q). el valor de la carga fija (Q) fue 30 µc y la distancia (r) de 125 cm, la carga móvil varía sus valores. Teniendo la fuerza ya podemos encontrar el campo eléctrico con la ecuación (1) Tabla 2-Fuerza y campo eléctrico de la experiencia 2

Una vez realizada la tabla, se procede a hacer el respectivo diagrama (Figura 4) en donde se evidencia el vector fuerza y el vector campo eléctrico

Figura 4. Diagrama de cargas de la experiencia 2

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) debido que la carga fija y la carga móvil son positivas la fuerza y el campo eléctrico tienen la misma dirección, se evidencio que conforme se aumenta el valor de carga móvil (q) la fuerza aumentaba en otras palabras la fuerza es directamente proporcional a (q) ● EXPERIENCIA 3 Utilizando el simulador 1 se tienen dos cargas, una fija representada por Q(20μC) y otra móvil representada por q(90μC) y se varía la distancia entre las cargas, teniendo la fuerza y la carga móvil se halla el campo eléctrico mediante la ecuación (1). Tabla 3- Fuerza y Campo eléctrico de la experiencia 3

Una vez realizada la tabla, se procede a hacer el respectivo diagrama (Figura 5) en donde se evidencia el vector fuerza y el vector campo eléctrico

Figura 5. Diagrama de cargas de la experiencia 3

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) Como la carga fija y la carga móvil son positivas la fuerza experimentada por la carga tiene la misma dirección que el campo eléctrico. Con los resultados obtenidos en la Tabla 3, se realiza la gráfica correspondiente al campo eléctrico en función de la distancia, (Figura 6) se obtuvo que a medida que la distancia aumenta, el campo eléctrico disminuye, lo que se da a entender que son inversamente proporcionales.

Figura 6. Campo eléctrico vs distancia Entonces, un análisis en general respecto a la Tabla 3, figuras 5 y 6 es que el campo eléctrico y la fuerza son directamente proporcionales, ya que a medida que la fuerza disminuye el campo eléctrico también lo hace y una carga en el seno de un campo eléctrico E experimenta una fuerza proporcional al campo cuyo módulo es F=qE, cuya dirección es la misma, pero el sentido puede ser el mismo o el contrario dependiendo de que la carga sea positiva o negativa. ● EXPERIENCIA 4 Utilizando el simulador 2 se tienen dos cargas, una fija representada por q1(3μC) y otra móvil representada por q2, la cual varía, y la distancia entre las cargas corresponde a 0.04 m, teniendo la fuerza y la carga móvil se halla el campo eléctrico mediante la ecuación (1).

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) Tabla 4- Fuerza y Campo eléctrico de la experiencia 4

Una vez realizada nuestra tabla podemos realizar nuestro diagrama (Figura 7), Donde F corresponde a nuestro vector fuerza y E el campo eléctrico, se puede admirar la dirección de cada una.

Figura 7. Diagrama de cargas de la experiencia 4

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) Gracias a los resultados obtenidos en la tabla (4) se puede observar que el campo eléctrico es proporcional a la fuerza ya que si esta aumenta el campo eléctrico también lo hará, se recomienda hacer uso de un simulador que permita ingresar valores más altos a las cargas ya que con el simulador utilizado se tuvo dificultad para ver el cambio del campo eléctrico respecto a la fuerza puesto que eran valores de diferencia muy bajos. Mediante el diagrama de cargas (figura 7) se indica que el campo eléctrico tiene una dirección alejándose de la carga generadora ya que esta carga generadora presenta un valor positivo, con respecto a la fuerza eléctrica tiene una dirección hacia la carga generadora del campo ya que al ser la carga generadora del campo positiva y la carga de prueba negativa ocurre una fuerza de atracción. ● EXPERIENCIA 5 Utilizando el simulador 2 se tienen dos cargas, una fija representada por q2(-4μC) y otra móvil representada por q1, la cual varía, y la distancia entre las cargas corresponde a 0.03 m, teniendo la fuerza y la carga móvil se halla el campo eléctrico mediante la ecuación (1). Tabla 5- Fuerza y Campo eléctrico de la experiencia 5

Una vez realizada nuestra tabla podemos realizar nuestro diagrama, Donde F corresponde a nuestro vector fuerza y E el campo eléctrico, se puede admirar la dirección de cada una.

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO)

Figura 8. Diagrama de cargas de la experiencia 5 Gracias a los resultados obtenidos en la tabla (5) se puede observar que el campo eléctrico es proporcional a la fuerza ya que si esta aumenta el campo eléctrico también lo hará, se recomienda hacer uso de un simulador que permita ingresar valores más altos a las cargas ya que con el simulador utilizado se tuvo dificultad para ver el cambio del campo eléctrico respecto a la fuerza puesto que eran valores de diferencia muy bajos. Mediante el diagrama de cargas (figura 8) se indica que el campo eléctrico tiene una dirección hacia la carga generadora ya que esta carga generadora presenta un valor negativo, con respecto a la fuerza eléctrica tiene una dirección hacia la carga generadora del campo ya que al ser la carga generadora del campo negativa y la carga de prueba positiva ocurre una fuerza de atracción.

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5. CONCLUSIONES Se observó que los cuerpos cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse, la fuerza es de atracción si las cargas son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo, además podemos concluir que la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. La dirección del campo eléctrico apunta hacia afuera para una carga puntual positiva y hacia adentro para una carga puntual negativa. La magnitud del campo eléctrico decae como 1/r^2 conforme nos alejamos de la carga. El campo eléctrico y la fuerza entre la carga generadora y la carga de prueba son proporcionales, y su dirección depende del valor (positivo o negativo) que tenga la carga

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO)

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generadora del campo eléctrico. El campo eléctrico producido por una carga puntual está dirigido radialmente hacia afuera de la carga o hacia ella 6. BIBLIOGRAFÍA ●

McAllister, W., 2018. El Campo Eléctrico (Artículo) | Khan Academy. [online] Khan Academy. Available at: <https://es.khanacademy.org/science/electricalengineering/ee-electrostatics/ee-electric-force-and-electric-field/a/ee-electricfield> [Accessed 12 July 2020].

Prรกctica 5

LINEAS DE CAMPO ELร CTRICO

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO Sofía Hernández Tibaduiza (201820371) Cristián Pérez Rodríguez (201820596) Stiven Robayo González (201820646) Danilo Saavedra Cárdenas (201811815) FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS ESCUELA DE FÍSICA UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA Carlos.robayo@uptc.edu.co

1. RESUMEN Se realizaron los respectivos experimentos ingresando al simulador una vez allí se procedió a realizar nuestro primer experimento el cual consta de arrastrar una carga positiva de 1nC dentro del espacio de trabajo , en el segundo experimento arrastramos una carga negativa de 1nC dentro del espacio de trabajo, en el tercero se arrastró dos cargas del mismo signo dentro del espacio de trabajo, en el cuarto se arrastró dos cargas de signo contrario dentro del espacio de trabajo y por último el sexto arrastramos más de dos cargas del mismo signo o de signos distintos dentro del espacio de trabajo , en todos los seis se observó las líneas de campo generadas, se midió la magnitud del campo eléctrico generado en diferentes puntos y a diferentes distancias con ayuda de sensores y metro. Se repitió el procedimiento duplicando y triplicando el valor de la carga. Además para cada uno de los puntos anteriores, se realizó las gráficas correspondientes a las líneas de campo generadas en cada situación. (Las gráficas se plasmaron en papel milimetrado a escala). En cada punto se realizó el respectivo análisis. 2. INTRODUCCIÓN En estas distintas experiencias realizadas se entendió de manera más práctica el concepto aprendido en clase. Es por esto, que se pudo observar y analizar el efecto que el campo eléctrico produce y la relación que este tiene con las líneas de campo. El concepto de líneas de campo (o líneas de fuerza) fue introducido por Michael Faraday (1791-1867). Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va variando la dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguiría la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las líneas de campo salen de las cargas positivas (fuentes) y llegan a las cargas negativas (sumideros) Las propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en: - El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto. - 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. - El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga. - La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo

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

3. MÉTODO EXPERIMENTAL

El equipo utilizado fue el software (Figura 1) que nos da unas condiciones donde podemos simular lo que sería la realidad, colocando diferentes distancias y número de cargas , en el software podemos mover las cargas de un punto a otro, medir su distancia con un metro virtual y su voltaje El software es versátil puesto que podemos mover las cargas y ver las líneas de campo y su respectiva dirección, también podemos colocar una grilla, sensores y voltaje

Figura 1-simulador de líneas de campo eléctrico 4. RESULTADO Y ANÁLISIS A continuación, se muestran los resultados de cada una de las experiencias con sus respectivas especificaciones, en las cuales se utilizó un simulador que proporcionaba de manera visual el campo eléctrico generado por una carga o varias, y el campo eléctrico generado en un punto. ●

Experiencia 1

Utilizando el simulador (Figura 1) se arrastró al área de trabajo una carga positiva de 1 μC, y

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) mediante 3 sensores a diferentes distancias y se observó el campo eléctrico generado, de acuerdo a lo observado se plasmó en hojas milimetradas a escala 1:50. Tabla 1- Distancia de los sensores de la experiencia 1

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO)

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Se prosiguió a usar una carga de 2μC, manteniendo la misma distancia de los sensores se observó el cambio del campo eléctrico.

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Al comparar estas dos situaciones donde la carga generadora se duplico, se pudo observar gracias a la primera situación (1 μC) que el vector del campo eléctrico disminuía a medida que se alejaba el sensor, paso siguiente cuando la carga se duplico se pudo observar que el vector del campo eléctrico se intensifico de manera considerable, pero aun disminuía cuando esta se alejaba de la carga. ●

Se prosiguió a usar una carga de 3μC, manteniendo la misma distancia de los sensores se observó el cambio del campo eléctrico.

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Como se observó en la experiencia 1, de acuerdo los casos 1 (Figuras 2-4) y 2 (Figuras 57) se observó un cambio en el campo eléctrico de acuerdo a su visualización donde este cambio al duplicarse la carga, se procedió a confirmar esta intensificación triplicando la carga (Figuras 8-10), se confirmó que a medida que se aumente el valor de la carga generadora también aumentara su campo eléctrico, además se puede afirmar gracias a que en cada caso ocurrió que a medida que se aleje de la carga generadora el campo eléctrico va disminuir sin importar si la carga generadora tiene un valor considerablemente bajo o alto. Experiencia 2 Ahora, haciendo uso del simulador (Figura 1), se hará el experimento con tres cargas negativas: -1nC (figuras 11-13), -2nC (figuras 14-16) y -3nC (figuras 17-19) y con tres sensores ubicados alrededor de cada carga a una distancia de: Tabla 2-Distancia de los sensores de la experiencia 2

Los campos eléctricos fueron graficados en hojas milimetradas a una escala 1:50 como se muestra a continuación ●

Se empezará con una carga de -1nC

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Figura 11-Campo eléctrico generado con el sensor1

Figura 12-Campo eléctrico generado con el sensor2

Figura 13-Campo eléctrico generado con el sensor3

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) ●

Se procede a usar una carga de -2nC

Figura 14-Campo eléctrico generado con el sensor1

Figura 15-Campo eléctrico generado con el sensor2

Figura 16-Campo eléctrico generado con el sensor3

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Por último, se usará una carga de -3nC

Figura 17-Campo eléctrico generado con el sensor1

Figura 18-Campo eléctrico generado con el sensor2

Figura 19-Campo eléctrico generado con el sensor3 ●

Se pudo observar en la experiencia 2, que el valor de la carga negativa se fue duplicando y triplicando, como la carga es negativa, se puede observar que las

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) flechas van hacia adentro lo que significa que se tiene un sumidero. Para observar el cambio del campo eléctrico en cada sensor, se puede observar en cada caso que a medida que la distancia aumenta el campo electro disminuye, y al aumentar el valor de la carga generadora también aumenta el valor del Campo eléctrico. En resumen la intensidad del campo eléctrico depende de la carga que lo genera y cuanto mayor es la distancia entre la carga y el punto donde se mide, la intensidad del campo eléctrico será menor.

Experiencia 3 Ahora, haciendo uso del simulador (Figura 1), se hará el experimento con dos cargas negativas de -1nC cada una (figuras) a una distancia de 1m, -1nC a una distancia de 2.5m la tercera se realizó a una distancia de 4m Tabla 3- Distancia de los sensores de la experiencia 3

Figura 20-líneas de campo eléctrico

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Figura 21-líneas de campo eléctrico

Figura 22-líneas de campo eléctrico

Con las líneas de campo eléctrico podemos notar que hay una repulsión entre las cargas la cual se va a notar menos conforme la distancia aumenta. Cuando la distancia es muy grande la repulsión en las líneas de campo es muy poco notoria

Experiencia 4 Ahora, haciendo uso del simulador, se realizó el experimento con dos cargas de signo contrario dentro del espacio de trabajo y se plasmó en tres ejemplos como se observa en las gráficas y sus respectivos valores y distancia como se observa en los datos obtenidos en nuestra libreta de apuntes.

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Tabla de datos de los ejemplos (1, 2,3) ● ●

Se evidencia de forma muy detallada la repulsión y atracción de las cargas por medio de las líneas de campo La medida de las distancias entre la carga y el sensor nos permite comparar y evidenciar la magnitud del campo eléctrico que ejerce el sensor a mayor y menor distancia.

Experiencia 5 Ahora, haciendo uso del simulador, se realizó el experimento con más de dos cargas del mismo signo o de signos distintos dentro del espacio de trabajo y se plasmó en tres ejemplos como se observa en las gráficas y sus respectivos valores y distancia como se observa en los datos obtenidos en nuestra libreta de apuntes.

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO)

Tabla de datos de los ejemplos (1, 2,3)

FISICA III (ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO) ● ●

Al duplicar las cargas en un mismo punto se observa como automáticamente cambian las líneas de campo debido a la carga que ejerce este entre las demás. La medida de las distancias entre la carga y el sensor nos permite comparar y evidenciar la magnitud del campo eléctrico que ejerce el sensor a mayor y menor distancia. 5. CONCLUSIONES

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Se observó que el campo eléctrico es directamente proporcional a la distancia entre la carga generadora y el punto donde se calcula el campo eléctrico, y su dirección depende de que su carga generadora sea positiva o negativa. El campo eléctrico es directamente proporcional al valor de la carga generadora de este, a medida que aumenta su valor el campo eléctrico también lo hace. En los resultados obtenidos se evidencia que las líneas de campo salen de las cargas positivas y entran en las cargas negativas, además se puede asegurar que estas nunca se cruzan sin importar cómo esté distribuida la carga Las líneas de campo proporcionan una representación gráfica de los campos eléctricos. En cualquier punto sobre una línea de campo, la tangente a la línea está en dirección de en ese punto. El número 6. BIBLIOGRAFÍA

● Elfisicoloco.blogspot.com. 2013. Líneas De Campo Eléctrico. [online] Available at: <http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/lineas-de-campo-