INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS UNIDAD DE APRENDIZAJE: Laboratorio de Electromagnetismo PRÁCTICA #2: Campo y potencial eléctrico INTEGRANTES: PROFESORA: María Sirenia Irma Salas Juárez FECHA DE REALIZACIÓN: 29/09/2023 FECHA DE ENTREGA: 06/10/2023 SECUENCIA: 2IM34 REPORTE DE INVESTIGACIÓN INTRODUCCIÓN Los campos eléctricos pueden ser percibidos en el medio a diferentes distancias con variación de la intensidad de la carga, analizamos el comportamiento del campo eléctrico con una variación de distancia (d) de manera decreciente entre los objetos, midiendo la cantidad de Voltios que existía en el campo eléctrico, todo a una carga constante. Determinamos la ecuación de la recta con el método de mínimos cuadrados, aplicamos el criterio de aceptación, la graficamos para poder hacer la recta de mejor ajuste, de ser necesario hicimos un cambio de variable, repitiendo el criterio de aceptación, comparamos la ecuación de la recta con mínimos cuadrados y la ecuación de la recta para poder obtener una relación entre las mismas. En esta práctica se buscará comprender la relación entre el campo eléctrico a determinadas distancias del centro de un objeto, que además nos permitirá saber la magnitud del campo eléctrico en relación con el potencial eléctrico y el valor de la carga, mediante un proceso experimental que nos permitirá visualizar y obtener información de las intensidades del campo eléctrico que experimenta el objeto. MARCO TEÓRICO El campo eléctrico (E) es un campo físico o región del espacio que interactúa con cargas eléctricas o cuerpos cargados mediante una fuerza eléctrica (F). Este campo de fuerza es creado por la atracción o repulsión de dichas cargas eléctricas (q). Dicho en términos físicos es un campo vectorial en el cuál una carga eléctrica determinada (q) sufre los efectos de una fuerza eléctrica (F). Estos campos eléctricos pueden ser consecuencia de la presencia de cargas eléctricas, o bien de campos magnéticos variables, como lo demostraron los experimentos de los científicos británicos Michel Faraday y James C. Maxwell. Así, un campo eléctrico es esa región del espacio que se ha visto modificada por la presencia de una carga eléctrica. Si esta carga es positiva, genera líneas de campo eléctrico que nacen en la carga y se extienden hacia fuera con dirección radial. Si, por el contrario, la carga es negativa, las líneas de campo mueren en la carga. Si se acerca una carga a la región del espacio donde existe un campo eléctrico, ésta experimentará una fuerza eléctrica con una dirección y sentido. Los campos eléctricos no son medibles directamente, con ningún tipo de aparato. Pero sí es posible observar su efecto sobre una carga ubicada en sus inmediaciones, es decir, sí es posible medir la fuerza que actúa sobre la carga (intensidad). Para ello se emplean newton/coulomb (N/C). La ecuación que relaciona un campo eléctrico E con la fuerza que ejerce sobre una carga q está dada por la siguiente ecuación: F = qE Donde F es la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga eléctrica q introducida en el campo con una intensidad E. Notemos que tanto F como E son magnitudes vectoriales, dotadas de sentido y dirección. La intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que representa la fuerza eléctrica F actuando sobre una carga determinada en una cantidad precisade Newton/Coulomb (N/C). Esta magnitud suele denominarse sencillamente “campo eléctrico”, debido a que el campo en sí mismo no puede ser medido, sino su efecto sobre una carga determinada. Para calcularla se utiliza la fórmula F = qE, tomando en cuenta que si la carga es positiva (q > 0), la fuerza eléctrica tendrá el mismo signo que el campo y q se moverá en el mismo sentido; mientras que si la carga es negativa (q < 0), ocurrirá todo al revés. Coeficiente de correlación El coeficiente de correlación r de Pearson expresa en qué grado los sujetos tienen el mismo orden en dos variables. Si los sujetos más altos pesan más y los más bajitos pesan menos, entre peso y altura tendremos una correlación positiva: a mayor altura, mayor peso. Si los de más edad corren más despacio y los más jóvenes corren más deprisa, entre edad y velocidad tendremos una correlación negativa; a mayor edad, menor velocidad. Desde su introducción, el campo eléctrico ha ampliado sus campos de aplicación en muchos campos como en el uso doméstico, industrial, de transporte, medicina, entre otros. Como, por ejemplo: 1. Microondas 2. Impresora 3. Microscopio de efecto de campo 4. Cámara Kirlian DESARROLLO EXPERIMENTAL Para la realización del experimento de campo eléctrico se utilizaron los siguientes materiales: • Generador electrostático • Voltímetro electrostático • Esfera conductora hueca • Sonda eléctrica • Vela • Cables banana-banana y banana-caimán REPORTE DEL EXPERIMENTO EN EQUIPO DESCRIPCIÓN DE EXPERIMENTOS Se toma el cable banana-caimán, conectamos la terminal banana en la parte positiva del generador y el terminal caimán a la esfera hueca; verificamos que el generador esté a su capacidad mínima antes de conectarlo a la luz, una vez verificado conectamos a la luz. Encendemos el generador, lo energizamos en 5kV; con los conocimientos adquiridos en la práctica pasada verificamos que la esfera está electrizada con el electroscopio. Una vez que hayamos verificado que esté electrizada la esfera acercamos el péndulo hacia la esfera, acercando la esfera del péndulo a la esfera hueca, de ser necesario, elevamos con libros el soporte del péndulo para que la esfera del mismo esté a la misma altura de la esfera hueca, notamos que la esfera de unicel del péndulo se atrae hacia la esfera hueca, para que el efecto de atracción sea más notorio ponemos el generador a 0kV y después a 7kV, con los conocimientos adquiridos podemos deducir que las cargas de la esfera de unicel se reorganizan; la esfera de unicel fue atraída a la esfera hueca hasta que estos entraron en contacto, una vez que estos entraron en contacto la esfera de unicel dejó de ser atraída, esto se debió a que al hacer contacto la esfera de unicel adquirió una carga, por lo tanto al obtener la misma carga de la esfera hueca sucedió esta repulsión. Colocamos en 0 el generador y lo apagamos. Procedemos a analizar el potencial eléctrico, para esto utilizaremos el voltímetro, verificamos que la aguja esté en 0 (de no ser así ajustamos la aguja con la perilla del costado), hacemos la conexión del voltímetro, conectamos la terminal negativa del generador a la negativa del voltímetro, esto puede ser mediante un cable bananabanana o caimán-banana; ahora conectamos la terminal positiva del voltímetro a la sonda con cable. Extendemos la cartulina para poder ubicar el centro de la base de la esfera hueca en 0 cm yla sonda a 40 cm. Encendemos el generador y lo colocamos a 7kV, podemos notar que el voltímetro sube a 1.5kV; encendemos la vela con los cerillos, pasamos la vela a 2 cm de la sonda y hacemos un movimiento de manera perpendicular, es decir de adelante al frente, notamos que el voltímetro sube y empezamos a anotar los datos en la tabla. HIPÓTESIS La capacitancia es inversamente proporcional a la distancia de separación de las placas. COMPROBACIÓN RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS REFERENCIAS Sears, Zemansky, Young y Freedman (2004). FÍSICA UNIVERSITARIA. Undécima edición. Editorial Pearson Educación. México. Volumen 1. Wangsness Roald (1994). Campos Electromagnéticos Limusa Leskow, E. C. (s/f). Campo Eléctrico - Concepto, historia, medición, fórmula, ejemplos. Concepto. Recuperado el 3 de octubre de 2023, de https://concepto.de/campo-electrico/
