lOMoARcPSD|17548060 Cuestionario Laboratorio 2 Fisica 3 Física 3 (Universidad Nacional Mayor de San Marcos) StuDocu is not sponsored or endorsed by any college or university Downloaded by ALEX BRYAN ([email protected]) lOMoARcPSD|17548060 CUESTIONARIO. 1. Determinar la magnitud del campo eléctrico entre las líneas equipotenciales ¿el campo eléctrico es uniforme? ¿por qué? El campo eléctrico es uniforme, si porque en cada puntos de las líneas equipotenciales a una misma distancia el valor de la intensidad de campo no varía (salvo un par de medidas en las cuales el margen de error es pequeño, lo cual nos permite decir que es uniforme) y teniendo una única dirección en cada punto del campo. 2. En su gráfica, dibuje algunas líneas equipotenciales para el sistema de electrodos que utilizo. Las líneas equipotenciales fueron graficadas en el papel milimetrado la cual está esta adjunta en el archivo. 3. ¿Cómo serían las líneas equipotenciales si los electrodos fueran de diferentes formas? Las líneas equipotenciales tomaran la forma del electrodo. Así si el electrodo es una placa rectangular las líneas equipotenciales serán rectas paralelas, si el electrodo es una placa circular las líneas equipotenciales tendrían forma circular La mejor forma de representar como el potencial eléctrico varia a través de un objeto cargado es encontrando las regiones donde el potencial es el mismo. Estas regiones son conocidas como superficies equipotenciales. En dos dimensiones se pueden representar con líneas. Mucho cuidado ya que en los diagramas pueden parecer que se están representando figuras de dos dimensiones, mientras que en realidad se están representado superficies de tres. 4. ¿Por qué nunca se cruzan las líneas equipotenciales? Nunca se cruzan, pues si lo hicieran, no podrían determinar la dirección que tendría la fuerza sobre una carga en el punto de intersección. Como la fuerza en cualquier punto solo puede tener una sola dirección, es evidente que las líneas de campo jamás se cortan. Tampoco es posible que dos líneas equipotenciales diferentes se crucen ya que estas siempre son perpendiculares a las líneas de fuerza en consecuencia, son paralelas entre sí. Por otro lado, normalmente un electrodo produce líneas de fuerza dirigidas desde una carga positiva a una negativa, todo ello representa el campo eléctrico, su dirección, su densidad y comúnmente no se altera su estado normal ya que hay otras cargas que pueden originar un total desequilibrio en este sistema. Consideremos que las líneas de fuerza se cruzan; entonces como son líneas diferentes. Se sabe que para trasladar un punto a su mismo punto el trabajo es cero porque en si no se mueve la partícula de prueba; entonces W=0 Las líneas equipotenciales no se cruzan, ya que tendríamos en un punto, dos valores diferentes de potencial eléctrico. Es decir, tendríamos dos valores diferentes de campo eléctrico para un mismo punto y eso es imposible. 5. Si Ud. imaginariamente coloca una carga de prueba en una corriente electrolítica ¿Cuál será su camino recorrido? Downloaded by ALEX BRYAN ([email protected]) lOMoARcPSD|17548060 Como las líneas de fuerza se dirigen desde el electrodo positivo al electrodo negativo, entonces si una carga esta cargada positivamente se dirigirá hacia el electrodo negativo y si esta cargada negativamente se dirigirá hacia el electrodo positivo, si esta carga tiene su valor a cero no se desplazara se mantendrá fija. 6. ¿Por qué las líneas de fuerza deben formar un ángulo recto con las líneas equipotenciales cuando las cruzan? Ninguna de las líneas de fuerza empieza o termina en el espacio que rodea la carga. Toda línea de fuerza de un campo electrostático es continua y empieza sobre una carga positiva llegando a una carga negativa en el otro. Como la energía potencial de un cuerpo cargado es la misma en todos los puntos de la superficie equipotencial dada, se deduce que no es necesario realizar trabajo (eléctrico) para mover un cuerpo cargado sobre tal superficie. De ahí que la superficie equipotencial que pasa por un punto cualquiera ha de ser perpendicular a la dirección del campo en dicho punto. Las líneas de campo y de la superficie equipotencial son, en consecuencia, perpendiculares entre sí. 7. El trabajo realizado para transportar la unidad de carga de un electrodo a otro es: si se considera el trabajo realizado para transportar una carga desde un punto hasta otro en línea recta, bajo la acción de un campo eléctrico generado por otra carga, ese trabajo dependerá de la fuerza ejercida. Esta fuerza, por la ley de Coulomb, será el producto de las cargas dividido por el cuadrado de la distancia. Y así el trabajo será el resultado de multiplicar la fuerza por la distancia recorrida. Dividiendo ese trabajo por la carga que transportamos, se obtiene el llamado “potencial eléctrico” en el punto en el que estamos. Ese potencial se mide en juls/coulombs, unidad conocida como “voltios”. El trabajo realizado para transportar la unidad de carga entre dos puntos dentro de un campo eléctrico es igual a la diferencia de potencial entre esos dos puntos. El potencial es una magnitud escalar (no vectorial), es decir, tiene un módulo (intensidad) pero no tiene dirección. No debe confundirse el potencial eléctrico en un punto con la energía de una carga puesto en ese punto. 8. Siendo E= V B−V A d , el error absoluto de E es: Tomando como ejemplo el campo 3: El valor real es E = 2.5 V/m El valor medido es E = 2.8 V/m Error absoluto = |2.5 – 2.8 | = 0.3 9. El error relativo de la medida de E es: Tomando como ejemplo el campo 3: El error absoluto = 0.3 El valor real es E = 2.5 V/m Error relativo = 0.3/2.5 = 0.12 Downloaded by ALEX BRYAN ([email protected]) lOMoARcPSD|17548060 10. ¿Qué semejanzas y diferencias existe entre el campo eléctrico y un campo gravitatorio? SEMEJANZAS Campo eléctrico: El campo eléctrico es conservativo, el trabajo realizado por un agente externo para trasladar una carga de prueba de un punto a otro no depende de la trayectoria recorrida, sino solamente de las posiciones inicial y final. Si colocamos una carga de prueba dentro del campo eléctrico, esta experimenta una fuerza (de atracción o repulsión). El campo eléctrico puede representarse mediante líneas de fuerza saliendo de la fuente que lo genera (si tiene carga positiva); o entrando (si la carga es negativa). Campo gravitatorio: también es conservativo. El W para mover una masa de prueba solo depende de las posiciones inicial y final. Si colocamos una masa de prueba dentro del campo gravitarío (en un punto donde el campo no es nulo), esta también experimenta una fuerza, pero en este caso siempre es de atracción. El campo gravitatorio puede representarse mediante líneas de fuerza. DIFERENCIAS Campo eléctrico: se presenta solo en cuerpos cargados eléctricamente, si un cuerpo no tiene carga, este no genera campo eléctrico. Campo gravitatorio: un cuerpo cualquiera necesariamente genera campo gravitatorio, aunque este no se pueda percibir en cuerpos de masa pequeña. 11. Si el potencial eléctrico es constante a través de una determinada región del espacio ¿Qué puede decirse acerca del campo eléctrico en la misma? Explique El campo es nulo, por definición, el campo es igual al negativo del gradiente del potencial (φ): E = − ∇φ. En caso contrario, el gradiente es una especie de derivada espacial (tridimensional), un vector, cuya dirección corresponde a la de la región del espacio en la que el cambio del campo es máximo. NO es una derivada respecto al tiempo. Si el potencial es constante en una región dada del espacio, su derivada será cero en cualquier dirección que se elija. Esto implica que el gradiente de dicho potencial es cero, y por tanto el campo es también cero. Downloaded by ALEX BRYAN ([email protected])
