Tome la lectura del campo eléctrico que le proporciona el sensor

PROCEDIMIENTO

1. Ir al simulador 2. Desactive las casillas campo eléctrico y voltaje 3. Activar las casillas valores y grilla. 4. Dar clic sobre el círculo rojo con el signo más y jalarlo al centro de la pantalla. Esta es la carga positiva. 5. Colocar las cargas positivas que necesite. Puede colocar varias positivas de ser necesario. 6. Dar clic sobre el círculo azul con el signo menos y jalarlo al centro de la pantalla. Esta es la carga negativa. 7. Colocar las cargas negativas que necesite. Puede colocar varias negativas de ser necesario. 8. Ajustar la distancia entre las cargas utilizando la rejilla, tomando en cuenta que cada cuadro pequeño es de 10 cm y los cuadros grandes miden 50 cm. 9. De clic sobre sensor, arrástrelo y colóquelo en la distancia indicada en el experimento. 10.Tome la lectura del campo eléctrico que le proporciona el sensor.

Imagen 6. Resultados del simulador cargas y campos. (University of Colorado Boulder, 2020)

EXPERIMENTO

1. Experimento 1

Dos cargas q1 = 4 nC y q2 = 4nC que se encuentran a 200 cm una de la otra. Determine el campo eléctrico ejercido por las cargas: a) en un punto a 100 cm arriba del punto medio entre las cargas. b) en punto a 100 cm sobre q1. c) Compruebe sus resultados en el simulador.

2. Experimento 2

Dos cargas q1 = 4 nC y q2 = -4nC que se encuentran a 200 cm una de la otra. Determine el campo eléctrico ejercido por las cargas: a) en un punto a 100 cm arriba del punto medio entre las cargas. b) en punto a 100 cm sobre q2. c) Compruebe sus resultados en el simulador.

EVALUACION

1. ¿Qué efecto tiene la polaridad de las cargas en la dirección del campo eléctrico resultante?

2. ¿Qué método es adecuado para la suma de los campos eléctricos cuando el punto a analizar no se encuentra en el mismo eje de las dos cargas?

3. ¿Por qué en el experimento 1 el vector resultante es totalmente vertical?

4. ¿Por qué en el experimento 2 el vector resultante es totalmente horizontal?

LABORATORIO DE FISICA II PRACTICA VIRTUAL 4 CAPACITORES SIN DIELECTRICO

OBJETIVO

1. Comprender el funcionamiento de un capacitor sin dieléctrico. 2. Conocer la influencia del área de las placas de un capacitor en la carga del mismo. 3. Describir la influencia de la distancia entre las placas de un capacitor en su carga.

SIMULADOR

https://phet.colorado.edu/sims/html/capacitor-lab-basics/latest/capacitor-labbasics_es.html

Imagen 7. Simulador condensador, intro. (University of Colorado Boulder, 2020)

PROCEDIMIENTO

1. Ir al simulador de condensador. 2. Ingresar a la opción condensador 3. Activar las casillas de carga de la placa superior y energía almacenada. 4. Utilizar el voltímetro para verificar el voltaje en el capacitor, colocando la punta roja en la placa superior y la punta negra en la placa inferior. 5. Ajustar el voltaje de la batería al valor indicado en el experimento por medio del control deslizante. 6. Ajustar la separación entre las placas dando clic sobre la flecha verde y arrastrarla hasta tener la distancia deseada. 7. Ajustar el área de las placas dando clic sobre la flecha verde y arrastrarla hasta tener el área deseada. 8. Tome los valores de la capacitancia, carga de la placa y la energía almacenada.

Imagen 8. Resultados del simulador condensador, intro. (University of Colorado Boulder, 2020)

EXPERIMENTO

1. Experimento 1: Influencia de la separación de las placas de un capacitor en la capacitancia.

a) Establezca un área de placa de capacitor de 110 mm2 , una separación entre placas de 4 mm, la tensión de la batería fíjela en 1.35 v. • Calcule la capacitancia del capacitor. • Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador. • Calcule la carga del capacitor. • Compruebe el resultado en simulador.

b) Establezca un área de placa de capacitor de 110 mm2, una separación entre placas de 8 mm, la tensión de la batería fíjela en 1.35 v. • Calcule la capacitancia del capacitor. • Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador. • Calcule la carga del capacitor. • Compruebe el resultado en simulador.

2. Experimento 2: Influencia del área de las placas de un capacitor en la capacitancia

a) Establezca un área de placa de capacitor de 150 mm2, una separación entre placas de 6 mm, la tensión de la batería fíjela en 1.35 v. • Calcule la capacitancia del capacitor. • Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador. • Calcule la carga del capacitor. • Compruebe el resultado en simulador.

b) Establezca un área de placa de capacitor de 250 mm2, una separación entre placas de 6 mm, la tensión de la batería fíjela en 1.35 v. • a) Calcule la capacitancia del capacitor. • b) Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador. • c) Calcule la carga del capacitor. • d) Compruebe el resultado en simulador.

EVALUACION

1. ¿Qué influencia tiene la separación de las placas de un capacitor en la capacitancia?

2. ¿Qué efecto tiene la separación de las placas de un capacitor en carga del capacitor?

3. ¿Cómo afecta la separación de las placas de un capacitor en la energía almacenada en un capacitor?

4. ¿Cómo influye el área de las placas de un capacitor en la capacitancia?

5. ¿Qué efecto tiene el área de las placas de un capacitor en carga del capacitor

6. ¿Cómo afecta el área de las placas de un capacitor en la energía almacenada en un capacitor?

LABORATORIO DE FISICA II PRACTICA VIRTUAL 5 CAPACITORES SIN DIELECTRICO

OBJETIVO

1. Comprender el funcionamiento de un capacitor con dieléctrico. 2. Conocer la influencia del área de las placas en la carga de un capacitor con dieléctrico. 3. Describir la influencia de la distancia entre las placas en la carga de un capacitor con dieléctrico.

SIMULADOR

https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/capacitor-lab/latest/capacitorlab.html?simulation=capacitor-lab&locale=es

Imagen 9. Simulador Laboratorio de capacitores, pestaña dieléctrico.(University of Colorado Boulder, 2020)

PROCEDIMIENTO

1. Ir al simulador laboratorio de capacitores. 2. Ingresar a la pestaña dieléctrico. 3. Activar las casillas capacitancia, carga de la placa, energía almacenada y voltímetro. 4. Ajustar la constante dieléctrica al valor asignado en el experimento. 5. Utilizar el voltímetro para verificar el voltaje en el capacitor, colocando la punta roja en la placa superior y la punta negra en la placa inferior. 6. Ajustar el voltaje de la batería al valor indicado en el experimento por medio del control deslizante. 7. Ajustar la separación entre las placas dando clic sobre la flecha verde y arrastrarla hasta tener la distancia deseada. 8. Ajustar el área de las placas dando clic sobre la flecha verde y arrastrarla hasta tener el área deseada. 9. Aleje el dieléctrico de las placas para hacer el experimento del capacitor sin dieléctrico. 10.Coloque el dieléctrico entre las placas y realice el experimento del capacitor con dieléctrico. 11.Tome los valores de la capacitancia, carga de la placa y la energía almacenada.

Imagen 10. Resultados del Simulador Laboratorio de capacitores, pestaña dieléctrico.(University of Colorado Boulder, 2020)

EXPERIMENTO

1. Establezca un área de placa de capacitor de 100 mm2, una separación entre placas de 5 mm, la tensión de la batería fíjela en 1.4 v a) Calcule la capacitancia del capacitor. b) Calcule la carga del capacitor. c) Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador. d) Utilice una constante dieléctrica de 2.5 y calcule la capacitancia del capacitor y su carga. e) Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador.

2. Establezca un área de placa de capacitor de 100 mm2 , una separación entre placas de 10 mm, la tensión de la batería fíjela en 1.4 v. a. Calcule la capacitancia del capacitor. b. Calcule la carga del capacitor. c. Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador. d. Utilice una constante dieléctrica de 2.5 y calcule la capacitancia del capacitor y su carga. e. Compruebe el valor obtenido de la capacitancia en el simulador.

EVALUACION

1. ¿Qué es un dieléctrico?

_____________________________________________________________ 2. ¿Qué relación tiene la separación entre placas con la capacitancia de un capacitor con dieléctrico?

3. ¿Cómo afecta a la capacitancia de un capacitor incluir un dieléctrico entre las placas?

4. ¿Cómo influye en la carga del capacitor el colocar un dieléctrico entre sus placas?

_____________________________________________________________ 5. ¿Qué influencia tiene el colocar un dieléctrico en la energía almacenada en un capacitor?

LABORATORIO DE FISICA II PRACTICA VIRTUAL 6 CAPACITORES EN SERIE Y EN PARALELO

OBJETIVO

1. Comprender como se obtiene la capacitancia total de capacitores conectados en serie. 2. Conocer como se obtiene la capacitancia total de capacitores conectados en paralelo.

SIMULADOR

https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/capacitor-lab/latest/capacitorlab.html?simulation=capacitor-lab&locale=es

Imagen 11. Simulador laboratorio capacitores, pestaña varios capacitores. (University of Colorado Boulder, 2020)

PROCEDIMIENTO

1. Ir al simulador laboratorio de capacitores. 2. Ingresar a la pestaña varios capacitores. 3. Activar las casillas capacitancia, carga de la placa, energía almacenada y voltímetro. 4. Utilizar el voltímetro para verificar el voltaje en el capacitor, colocando la punta roja en la placa superior y la punta negra en la placa inferior. 5. Ajustar el voltaje de la batería al valor indicado en el experimento por medio del control deslizante. 6. Seleccione el circuito de capacitores que especifica el experimento. 7. Ajuste la capacitancia de los capacitores por medio del control deslizante que está a la izquierda de cada uno de ellos. 8. Tome los valores de la capacitancia, carga de la placa y la energía almacenada.

Imagen 12. Resultados simulador laboratorio capacitores, pestaña varios capacitores. (University of Colorado Boulder, 2020)

EXPERIMENTO

1. Experimento 1: Capacitores en serie

Coloque dos capacitores en serie, uno con 0.24 pF y otro con 0.15 pF. Fije el voltaje en la batería a 1.4 V. Mida el voltaje en cada capacitor: a) Calcule la capacitancia equivalente. b) Calcule la carga del capacitor equivalente. c) Calcule la carga en cada capacitor. d) Compare sus valores con los resultados en el simulador.

2. Experimento 2: Capacitor en paralelo

Coloque dos capacitores en paralelo, un con 0.24 pF y otro con 0.15 pF. Fije el voltaje en la batería a 1.4 V. Mida el voltaje en cada capacitor: a) Calcule la capacitancia equivalente. b) Calcule la carga del capacitor equivalente. c) Calcule la carga en cada capacitor. d) Compare sus valores con los resultados en el simulador.

3. Experimento 3: Capacitor en serie y paralelo

Coloque dos capacitores en serie y uno en paralelos. Los capacitores en serie son un con 0.20 pF y otro con 0.18 pF, y el capacitor en paralelo de 0.15 pF.

Fije el voltaje en la batería a 1.4 V. Mida el voltaje en cada capacitor: a) Calcule la capacitancia equivalente. b) Calcule la carga del capacitor equivalente. c) Calcule la carga en cada capacitor. d) Compare sus valores con los resultados en el simulador.

EVALUACION

1. ¿Cómo se obtiene la capacitancia total en capacitores conectados en serie?

2. ¿Cómo se calcula la capacitancia total en capacitores conectados en paralelo?

3. ¿Qué efecto tiene en la capacitancia total el conectar capacitores en serie?

4. ¿Qué efecto tiene en la capacitancia total el conectar capacitores en paralelo?

5. ¿Qué influencia tiene en la energía y en la carga conectar los capacitores en serie?

6. ¿Qué efecto tiene en la energía y en la carga conectar los capacitores en paralelo?

7. Investigue aplicaciones o usos de los capacitores en serie y en paralelo.

8. ¿Cómo se puede incrementar la capacitancia utilizando varios capacitores?

LABORATORIO DE FISICA II PRACTICA VIRTUAL 7 LEY DE OHM

OBJETIVO

1. Entender la relación entre el voltaje, la intensidad de corriente y la resistencia mediante la ley de Ohm.

SIMULADOR

https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/battery-resistor-circuit/latest/batteryresistor-circuit.html?simulation=battery-resistor-circuit&locale=es

Imagen 13. Simulador Ley de Ohm. (University of Colorado Boulder, 2020)

PROCEDIMIENTO

1. Ir al simulador Ley de Ohm 2. Ajustar el valor del voltaje por medio del control deslizante. 3. Ajustar el valor de la resistencia por medio del control deslizante. 4. Tomar la lectura del amperímetro. (Cada línea del amperímetro representa 10 amperios. 5. Puede detener el flujo de la corriente dando clic en el botón pausa y reiniciarlo dando clic en el botón activar.

Imagen 14. Resultados simulador Ley de Ohm. (University of Colorado Boulder, 2020)

EXPERIMENTO

1. Experimento 1: Influencia de la tensión eléctrica en la intensidad de la corriente.

Con los datos de la tabla y aplicando la ley de Ohm siguiente calcule la intensidad de la corriente eléctrica dividiendo el voltaje entre la resistencia y anótela en la tabla

Tensión eléctrica (V)

Resistencia (Ω) 0 0.27 5.28 0.27

8.16 0.27 10.8 0.27 Intensidad de corriente (A)

Simulación

a) Coloque el voltaje en cero voltios y la resistencia eléctrica en 0.33 ohmios, mida la intensidad de la corriente. b) Incremente el voltaje a 5.28 voltios y mida la intensidad de la corriente. c) Incremente el voltaje a 8.16 voltios y mida la intensidad de la corriente. d) Incremente el voltaje a 10.8 voltios y mida la intensidad de la corriente.

2. Experimento 2: Influencia de la resistencia eléctrica en la intensidad de la corriente.

Con los datos de la tabla y aplicando la ley de Ohm siguiente calcule la intensidad de la corriente eléctrica dividiendo el voltaje entre la resistencia y anótela en la tabla.

Tensión eléctrica (V)

Resistencia (Ω) 9.36 0.33 9.36 0.47 9.36 0.93 Intensidad de corriente (A)

Simulación

a) Coloque el voltaje 12 voltios y la resistencia eléctrica en 0.4 ohmios, mida la intensidad de la corriente. b) Incremente la resistencia a 0.6 Ω y mida la intensidad de la corriente. c) Incremente la resistencia a 0.8 Ω y mida la intensidad de la corriente.

EVALUACION

1. ¿Qué efecto tiene el incrementar la tensión eléctrica en la intensidad de corriente?

2. ¿Qué relación existe entre la tensión eléctrica y la intensidad de la corriente?

3. ¿Cómo influye en la intensidad de corriente el incrementar la magnitud de la resistencia eléctrica?

4. ¿Qué relación existe entre la resistencia eléctrica y la intensidad de la corriente?

5. Las respuestas a las preguntas anteriores forman la ley de Ohm. Escriba en sus propias palabras que establece la ley de Ohm.

6. Escriba la ecuación de la ley de Ohm

LABORATORIO DE FISICA II PRACTICA VIRTUAL 8 RESISTENCIAS EN SERIE

OBJETIVO

1. Conocer el comportamiento de la corriente eléctrica en un circuito de resistencias en serie. 2. Conocer cómo se obtiene la resistencia total en un circuito de resistencias en serie.

SIMULADOR

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuitconstruction-kit-dc_es.html

Imagen 15. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

PREPARACION DEL SIMULADOR

1. Ir al simulador de circuitos en corriente directa. 2. Dar clic en el botón vista esquemática que se encuentra en la parte inferior derecha del simulador.

3. Jalar los componentes del circuito. 4. Al dar clic en los componentes aparecerá abajo en el centro del simulador, las opciones de ajuste para asignar el valor de voltaje de la batería y el valor de las resistencias, respectivamente.

EXPERIMENTOS

Primer Experimento

Imagen 16. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

1. Dar clic en el botón vista de componentes que se encuentra en la parte inferior derecha del simulador.

2. Monte el experimento tal como se muestra en la imagen 16. Nota: Cada línea representa un cable de conexión. 3. Active la casilla de valores 4. Asigne un valor de resistencia de 20 Ω a cada bombilla 5. Fije en 12 V la tensión directa de la fuente de alimentación. 6. Encienda la fuente de alimentación y anote la luminosidad de la lámpara. 7. Agregue una segunda lámpara seguido de la primera. Observe la luminosidad de las dos lámparas y compárela con la luminosidad previa de una lámpara. 8. Anote sus comentarios en el inciso 1 de las observaciones.

Segundo Experimento

Imagen 17. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

1. Dar clic en el botón vista esquemática que se encuentra en la parte inferior derecha del simulador.

2. Monte el experimento como se muestra en la imagen 17, usando inicialmente una de resistencia de 40 Ω. 3. Fije la tensión directa a 24 V. 4. Medir la intensidad y apuntarla bajo (2) en la tabla 1. 5. Cambie el valor de la resistencia a 80 Ω. 6. Ajuste la tensión a 12 V. Mida la tensión y anote. 7. Coloque otra resistencia a la par de la primera y ajústela a 40 Ω. 8. Ajuste nuevamente la tensión a 24 V. Mida la intensidad y anote.

Tercer Experimento

Imagen 18. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

1. Utilizando el circuito del experimento anterior, cambie la posición del voltímetro y el amperímetro, tal como se muestra en la imagen 18. 2. Fije la tensión directa a 12 V. 3. Haga sucesivas mediciones de la intensidad antes de primera resistencia, entre las dos resistencias y, después de la segunda resistencia. 4. Anote las mediciones en el inciso 3 de las observaciones.

Observaciones y resultado de las mediciones

1. _____________________________________________________________

2. Tabla 1

Resistencia en el circuito U/V I/A R/Ω

R1 (valor nominal = 40 Ω)

R2 (valor nominal = 80 Ω)

R1 y R2 en serie

3. Intensidad antes de R1: I = ______________

Intensidad entre de R1 y R2: I = _____________

Intensidad después de R2: I = _____________

EVALUACIÓN

1. Explique sus observaciones del experimento 1. _____________________________________________________________

2. Calcule los valores de las resistencias a partir de las mediciones de la tensión y la intensidad de corriente obtenidos en el segundo experimento, y registre los valores en la última columna de la Tabla 1. Con los posibles errores de medición en mente, ¿Qué relación general puede Ud. ver entre la resistencia total obtenida para las dos resistencias conectadas en serie y los

valores de las resistencias individuales? Explique esta relación y escriba una ecuación para expresarla. ______________________________________________________________

3. Anote, con sus propias palabras, los resultados encontrados en el tercer experimento y escriba una ecuación que exprese estos resultados. _____________________________________________________________

4. Haga un resumen de lo encontrado. _____________________________________________________________

LABORATORIO DE FISICA II PRACTICA VIRTUAL 9 RESISTENCIAS EN CIRCUITOS SERIE Y PARALELO

OBJETIVO

1. Conocer el comportamiento de la corriente eléctrica en un circuito de resistencias en serie y paralelo. 2. Aplicar los cálculos de suma de resistencias en serie y en paralelo.

SIMULADOR

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuitconstruction-kit-dc_es.html

Imagen 19. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

PROCEDIMIENTO

1. Ir al simulador de circuitos en corriente directa. 2. Dar clic en el botón vista esquemática que se encuentra en la parte inferior derecha del simulador.

3. Jalar los componentes del circuito. 4. Al dar clic en los componentes aparecerá abajo en el centro del simulador, las opciones de ajuste para asignar el valor de voltaje de la batería y el valor de las resistencias, respectivamente.

R8

R9 R7 R5

R6 R4 R2

R1

R3

Imagen 20. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

EXPERIMENTO

1. Arme el circuito como se muestra en la Imagen 20.

2. Active la casilla de valores

3. Colocar los siguientes valores de resistencia:

R1= 30 Ω R2= 25 Ω R3= 25 Ω R4= 20 Ω R5 = 15 Ω R6= 15 Ω R7= 20 Ω R8= 10 Ω R9= 10 Ω

4. Configure el voltaje de la batería en 15 V.

5. Con los valores anterior obtenga la resistencia equivalente total del circuito.

6. Mida la tensión de la batería y calcule la intensidad total de la corriente.

7. Compruebe con el amperímetro del simulador del valor de la intensidad total

de la corriente y compárelo con el valor obtenido en el inciso anterior.

8. Calcule el voltaje y la intensidad de la corriente en cada una de las

resistencias.

9. Mida la tensión y la intensidad de la corriente en cada una de las

resistencias y compárelas con los resultados del inciso anterior.

EVALUACIÓN

1. Explique la ley de Ohm.

_____________________________________________________________ 2. ¿Cómo se realiza la suma de resistencias en serie?

_____________________________________________________________ 3. ¿Cómo se realiza la suma de resistencias en paralelo?

_____________________________________________________________ 4. Describa el comportamiento del voltaje y el amperaje en resistencias en serie.

_____________________________________________________________ 5. ¿Qué sucede con el voltaje y el amperaje en resistencias en paralelo?

_____________________________________________________________ 6. Resuma los resultados del experimento

LABORATORIO DE FISICA II PRACTICA VIRTUAL 10 LEYES DE KIRCHHOFF

OBJETIVO

1. Comprender las leyes de Kirchhoff mediante un experimento con un circuito mixto.

SIMULADOR

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuitconstruction-kit-dc_es.html

Imagen 21. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

PROCEDIMIENTO

1. Ir al simulador de circuitos en corriente directa. 2. Dar clic en el botón vista esquemática que se encuentra en la parte inferior derecha del simulador.

3. Jalar los componentes del circuito. 4. Al dar clic en los componentes aparecerá abajo en el centro del simulador, las opciones de ajuste para asignar el valor de voltaje de la batería y el valor de las resistencias, respectivamente.

R1 R3 R5

ε1 R2 R4

ε2

Imagen 22. Simulador Kit de construcción de circuitos: CD, opción laboratorio. (University of Colorado Boulder, 2020)

EXPERIMENTO

1. Arme el circuito como se muestra en la imagen 22.

2. Active la casilla de valores

3. Colocar los siguientes valores a las fem y las resistencias:

R1= 3 Ω ε1= 12 V

R2= 2 Ω

R3= 6 Ω

R4= 4 Ω R5 = 12 Ω ε2= 60 V

4. Utilice la ley de las espiras o mallas para calcular las corrientes en cada

ramal del circuito. Plantear las ecuaciones a mano y resolver el problema en

una página en línea, pegando la imagen del resultado en el informe.

5. Calcule los voltajes en cada resistencia del circuito.

6. Mida en el simulador la intensidad de la corriente en cada ramal y

compárela con los valores obtenidos con los cálculos.

7. Mida en el simulador el voltaje en cada resistencia y compárela con los

valores obtenidos con los cálculos