LABORATORIO DE FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA

GUÍAS.

En este documento encontrará, las guías de las 5 experiencias con unas ligeras

modificaciones teniendo en cuenta las herramientas que se tienen en el laboratorio. El

orden en que se realizaran las prácticas es el siguiente:

1. Líneas equipotenciales.

2. Resistencia y resistividad

3. Ley de Ohm

4. Leyes de Kirchhoff

5. Circuitos RC

El orden de los grupos conformados en clase esta en este mismo documento. Para el Grupo

A conformados por los grupos 1, 2, 3, 4 y 5 les corresponde inicialmente la practica teniendo

en cuenta el orden establecido anteriormente para las experiencias y se rotaran de manera

consecutiva cada 15 días. De igual forma para el Grupo B conformado por los grupos 6, 7,

8, 9 y 10. Los cuales tendrán el mismo orden para realizar las prácticas.

Cualquier inquietud acercarse alguno de los chicos monitores o al salón 206 A donde el

profesor.

Nota: Para la práctica de circuitos RC traer los materiales que dice la guía.

Laboratorio: Superficies Equipotenciales y Líneas de Campo Eléctrico

Materiales: Batería de 1.5 V o un “power supply” de 10V

Amperímetro

Papel conductivo

Tachuelas

Tabla de Datos

Introducción

En esta actividad investigaremos ls configuraciones de campo eléctrico debido a

varias distribuciones de carga. La comprensión de las superficies equipotenciales será

utilizada para deducir conclusiones relacionadas con los campos eléctricos asociadas con

dichas distribuciones. Todas las fuentes, pero especialmente las discusiones con los

compañeros de laboratorio serán utilizadas en la formulación de respuestas.

Objetivos:

1. Fortalecer el entendimiento de campos eléctricos, líneas de campo y su relación

con superficies de potencial constante.

2. Utilizar este entendimiento para determinar las propiedades de campos eléctricos

de otras distribuciones de carga en dos y tres dimensiones.

3. Trazar superficies equipotenciales

4. Visualizar los mapas de superficies equipotenciales asociados con varias

distribuciones de cargas simples

5. Visualizar cualitativamente patrones de campo eléctrico asociados con ciertas

distribuciones de cargas

6. Describir la relación entre las líneas de campo eléctrico y los vectores de campo

eléctrico

7. Familiarizarse con las reglas para dibujar líneas de campo eléctrico

8. Explicar el significado de flujo de campo eléctrico y discutir la ley de Gauss.

Pre-lab:

Antes de realizar este laboratorio usted deberá poder definir y explicar los siguientes

términos:

a. Superficie equipotencial

b. Línea de campo electrico

c. Debe poder explicar el porque las líneas de campo electrico al ser trazadas deben

cruzar las líneas equipotenciales a ángulos de 90˚ utilizando la siguiente igualdad

rdV ),,(

zyxdV

d. Explicar como utilizando argumentos de simetría relacionados con la

distribución de carga pueden ser utilizados para trazar líneas equipotenciales y

líneas de campo eléctrico.

e. La superficie de un conductor en equilibrio electroestático constituye una

superficie equipotencial.

f. Conocer las reglas para dibujar líneas de campo electrico

g. Conocer la relación entre las líneas de campo electrico y el campo eléctrico

Reglas para trazar líneas equipotenciales

1. Las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a las líneas equipotenciales y

señalan desde las regiones de potencial alto hacia las regiones de potencial bajo

2. El número de líneas de campo eléctrico asociadas con una distribución de cargas

debe ser proporcional a la magnitud de la carga

3. Las líneas de campo eléctrico no pueden cruzarse

Relación entre las líneas de campo eléctrico y el campo eléctrico

a. El campo eléctrico es tangente a la línea de campo eléctrico en cada punto

b. La magnitud del campo eléctrico es grande cuando las líneas están próximas entre

si y es pequeño cuando las líneas están separadas.

Procedimiento:

1. Monte el equipo según se ilustra en la Fig. 1

2. Establezca una diferencia de potencial ( V = 8.0 Voltios o según sea indicado por el

instructor) entre los electrodos de la configuración asignada e identifique el electrodo

positivo.

Nota: a menos que se le indique lo contrario en este laboratorio trabajaremos con

a) Dos configuraciones con simetría esférica

b) Una con simetría esférica y lo otra con simetría plana

3. En la configuración ( a) identifique los siguientes potenciales de referencia

Vn = 8

Vn, n = 1,2, …7

4. Con la punta del común del voltímetro en V1 , utilice la otra punta para identificar al

menos nueve (uno en el eje horizontal de simetría y no menos de 4 puntos distribuidos

uniformemente a ambos lados del eje de simetria) puntos de la línea equipotencial

correspondiente a al potencial V(x,y) = V1 ( Nota: Argumentos de simetría relacionados

con las distribuciones de carga utilizados para trazar líneas equipotenciales tienen que ser

debidamente que justificados)

5. Repita el paso 4, para cada uno de los potenciales de referencia para determinar la

correspondiente línea equipotencial.

6. Trace al menos nueve líneas de campo electrico ( o las necesarias para que

inequívocamente se manifieste la configuración del campo eléctrico correspondiente a las

distribuciones asignadas) de campo eléctrico asociada con esa distribución de carga

7. Utilice otra configuración (la configuración b) de cargas y repita los pasos del 1 al 6.

Preguntas:

1. Las direcciones de los campos son indicadas por las líneas de campo, ¿por qué no

hay dirección indicada en las líneas equipotenciales?

2. Para la configuración de un dipolo, ¿en que región o regiones el campo eléctrico

tiene mayor intensidad? Explica como lo puedes saber viendo tu mapa.

3. Utiliza los resultados de tu experimento para trazar cualitativamente las líneas

equipotenciales y la configuración de líneas de campo eléctrico correspondientes

a dos configuraciones de carga con simetría plana y asume que el tamaño de la

configuraciones es mucho mayo que la separación entre las mismas y explica

porque deberían las superficies equipotenciales deberían lucir de esa manera.

4. Traza cualitativamente las superficies equipotenciales y la configuración de líneas

de campo eléctrico correspondientes a dos configuraciones de carga positiva con

simetría esférica y explica porque deberían lucir de esa manera.

http://www.mta.ca/faculty/science/physics/suren/FieldLines/FieldLines.html

5. Trazar cualitativamente la configuración de líneas de campo eléctrico

correspondientes a dos configuraciones de carga con simetría esférica una con

carga 2 Q y la otra con carga -Q. explica porque deberían lucir de esa manera

Referencias:

Physics Laboratory Experiments, Fields and Equipotentials, p.295-303, Jerry D. Wilson http://physics.usask.ca/~pywell/p111/Exercises.html

http://physics.usask.ca/~pywell/p111/Exercises.html#Ex17

LABORATORIO DE

FISICA ELECTRICA

TEMA: RESISTENCIA Y

RESISTIVIDAD

FECHA:

OBJETIVOS

Observar la variación de resistencia de un hilo conductor con la longitud.

Observar la variación de la resistencia de un hilo metálico con el área transversal

Determinar la resistividad de un conductor metálico. INTRODUCCIÓN La resistencia eléctrica de un conductor es proporcional a la longitud de este e inversamente proporcional a su área transversal. El factor de proporcionalidad en ésta ecuación es la resistividad del material.

𝑅 = 𝜌𝑙

𝐴

Utilizando la tabla de conductores mida la resistencia en los extremos de cada uno

de ellos para una longitud fija y anote sus resultados en la tabla 1.

Longitud: _____________

Resistencia

Diámetro

Tabla 1. Medida de resistencia para una longitud fija

Ahora escoja el conductor más delgado y encuentre la resistencia eléctrica en

función de la su longitud. (Realice esto para mínimo dos conductores)

Alambre 1 Diámetro _______

Resistencia

Longitud

Alambre 2 Diámetro _______

Resistencia

Longitud

CÁLCULOS

1) Defina los siguientes términos: Material óhmico, no óhmico, resistividad,

resistencia.

2) Explique a nivel microscópico los factores que afectan la resistencia de un

conductor

3) ¿Por qué un buen conductor eléctrico puede ser también un buen conductor

térmico?

4) La resistencia de un conductor depende de la resistividad del cuerpo como de

su resistividad entonces los cambios en la resistencia se deberán

principalmente por los cambios en la resistividad o en la longitud. Explique

5) Grafique la resistencia eléctrica en función del área transversal del conductor.

¿Qué tipo de relación existe entre éstas cantidades? Linealice ésta grafica y

determine la resistividad del conductor.

6) Grafique la resistencia eléctrica en función de la longitud del conductor.

Encuentre la pendiente de ésta ecuación y a partir de ella encuentre la

resistividad del alambre de ferroníquel y compárelo con los obtenidos en el

punto anterior y los reportados por la literatura.

LABORATORIO DE

FÍSICA ELÉCTRICA.

TEMA: LEY DE OHM.

OBJETIVO:

Demostrar de forma experimental la dependencia de la corriente eléctrica con

el voltaje aplicado y la resistencia de eléctrica.

Estudiar el comportamiento de materiales no óhmicos (bombilla incandescente)

PROCEDIMIENTO:

1) Monte el circuito que se muestra en la figura, intercale el amperímetro en serie

con la resistencia y el voltímetro en paralelo con ésta.

No encienda la fuente de alimentación hasta que el monitor de la clase o

profesor a cargo revise las conexiones del circuito.

Parte A: Para un valor de resistencia fijo varíe el voltaje y mida la corriente a

través de la resistencia anote sus valores en una tabla.

PARTE B: Arme el circuito pero utilizando ahora un bombillo en vez de una

resistencia. Varíe el voltaje y mida la corriente a través del circuito. Anote sus

datos en una tabla

Parte C: Después manteniendo el voltaje constante varíe la resistencia del circuito

y mida la corriente a través del circuito, anote sus valores en una tabla. Compense

y/o ajuste el voltaje de la fuente por las variaciones que pueda tener al cambiar la

resistencia.

DESARROLLO

A) Defina y explique la ley de Ohm.

B) ¿Cuál es la diferencia entre resistencia y resistividad? ¿Qué factores

afectan la resistencia de un conductor? Explique

C) Grafique la corriente en el circuito como función del voltaje. ¿Qué forma

tiene esta gráfica? explique esta dependencia. Qué significado físico tiene

la pendiente en el gráfico de I contra V.

D) Grafique la corriente como función de la resistencia. Linealice el gráfico y

obtenga la pendiente. ¿Qué significado físico tiene esta pendiente?

E) Grafique la corriente como función del voltaje para el bombillo. ¿Obedece

este dispositivo la ley de Ohm? Por qué. Sustente su respuesta.

Resistencia. Corriente

Voltaje Corriente

LABORATORIO DE

FÍSICA ELÉCTRICA.

TEMA: LEY LEYES DE

KIRCHHOFF.

OBJETIVO GENERAL:

Demostrar experimentalmente las leyes de Kirchhoff

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

A. Mostrar que la suma de las corrientes que entran a u nodo es igual a la

suma de las corrientes que salen.

B. Mostrar que la suma algebraica de los voltajes en los elementos de una

malla son cero.

Materiales:

Multímetro

Resistencias

Protoboard

Fuente de alimentación

Cables de conexión

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la

energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en

1845 por Gustav Kirchhoff estas leyes son:

Ley de los voltajes: En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión

es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica

de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.

Ley de las corrientes: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en

ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la

suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.

PROCEDIMIENTO:

A. Monte el circuito que se muestra en la figura 1, o uno similar, con la

condición que tenga por lo menos dos mallas. Mida el voltaje para cada

elemento de cada malla escogiendo cualquier sentido pero corriendo las

puntas del multímetro de forma consecutiva.

B. Mida la corriente en el nodo principal ubicando la punta positiva siempre

hacia el nodo.

Fig.1 Circuito de prueba

No encienda la fuente de alimentación hasta que el monitor de la clase o

profesor a cargo revise las conexiones del circuito.

CALCULOS:

1. Resuelva matemáticamente y simulando el circuito por medio un programa de

simulación ( PROTEUSTM, LivewireTM, CircuitMaker etc ) Compare sus

resultados con los obtenidos experimetalmente. Encuentre un error en cada

medida tomando como valores teóricos los dados por el programa de

simulación.

2. ¿Cuál es el significado físico que se cumpla la regla de los voltajes? ¿La regla

de las corrientes?

LABORATORIO DE FISICA

ELECTRICA

TEMA: CIRCUITO RC

FECHA:

INTRODUCCIÒN: Las importantes aplicaciones que presenta un condensador se aprecian al estudiar el circuito RC, la enorme diversidad de aplicaciones se basan todas en los mismos principios, una carga y una descarga del condensador regulada en el tiempo por la acción conjunta del resistor y del condensador. La constante de tiempo de un circuito RC se encuentra multiplicando la resistencia en ohmios y el capacitor en Faradios y el resultado OBJETIVO GENERAL: Estudiar la evolución temporal y el comportamiento de un circuito RC de forma práctica. MATERIALES.

Multímetro.

Resistencias de diferentes valores.

Capacitores de diferentes valores.

Protoboard

Cables de conexión (cable de telefono).

No encienda el circuito antes que el monitor de clase o el profesor encargado revise las conexiones del circuito.

1) CARGA DEL CAPACITOR. Realice el circuito que se muestra en la figura. Ajuste el voltaje de la fuente a 6V (aunque el comportamiento del circuito es independiente de éste valor) . Llene la tabla que se muestra en la figura. Repita dos veces más el procedimiento anterior pero esta vez cambiando la resistencia y el capacitor.

Tenga en cuenta que los capacitores son del tipo electrolito y tienen polaridad podrían explotar si son conectados invertidos sus terminales. El terminal negativo tiene un signo menos en su parte lateral.

Tiempo Voltaje capacitor

2) DESCARGA DEL CAPACITOR.

Retire la fuente y reemplácela por un corto circuito.

Complete la tabla utilizando los mismos intervalos.

Repita el procedimiento para dos situaciones diferentes.

Tiempo Voltaje capacitor

PREGUNTAS.

1) ¿De qué depende el tiempo de carga y descarga en un circuito RC?

2) Encuentre las ecuaciones para carga y descarga para cada situación dada.

3) Grafique en una misma hoja el voltaje en la resistencia y el capacitor

4) ¿Qué ocurre pasado un tiempo de 5 ?

5) Linealice

6) ¿Qué ocurre con la corriente a medida que se carga un capacitor?

7) ¿los tiempos de carga y descarga en un capacitor dependerán del voltaje

de la fuente?

Fecha del reporte 11-08-2014 13:13:02

üsta de Alumnos por Grupo

MBtBría Qrupo 21142-FiSICA ELECTROMAGNETICA 5

Ttpod e Documento Identificación Nombre

ce 1140868278 AGUIRRE DE LA HOZ AURA CAROLINA

1 ce 1143146698 ALTAHONA LARA DIANA CAROLINA

ce 1042442712 ANAYAINSIGNARES ALVARO ENRIQUE

4 TI 1043153209 ARIAS MENDEZ MARIA ALEJANDRA 3 ce 1043015958 CAMWIGO MERCADO ANGIE MARIA t:S¡^ Z TI 95112006231 CANTILLO CORREA DANIELA ESTHER

1 TI 95030608330 CASTILLA MEZA JOYCE PAOLA TI 95111105864 DE LA HOZ DÉ LA HOZ LUIS DAVID TI 96040106593 DE LOS REYES POTES ESTEFANY PAOLA 71 96061606634 GALAN BERTEL JOHANNA ANDREA

3 ce 1143448727 GALAN PEREZ ANA MARIA T( 92073172731 GONZALEZ LOZANO KELLY JOANNA

4 ce 1140861812 IBARRA TRUJILLO EDUARDO JUNIOR

3 TI 94111507443 LEAL BARROS JOSE LUIS

ce 114O8607O2 LENES GONZALEZ HANS r TI 95082308459 LONDOÑO HIGGINS KATERIN JULIET

i ce 1143443831 LOPEZ LLANOS ERICK ESTIVEN

ce 1140865711 LOPEZ PEREZ SOFIA STEFANY '

ce- 1044429244 MARSiGLIA MEJtA IMAR DAVID

ce 1143139050 MARTINEZ HERNANDEZ VINCENT Ti 96052806566 MONTIEL RUtZ EDWiN JUNIOR TI 91091269177 MORALES MATTOS ANDREINA AUXILIADORA

10 ce 1045717473 MORENO CORDOBA GERMAN ALFONSO .TI . , 94100215084 ORTIZ PATINO FRANK CARLOS

1002025286 PAEZ JIMENEZ DAHGNA PAOLA

ce 1043932150 PALACIO HERNANDEZ ADA LUZ 3 TI 95052411255 PEREZ BLANCO ANDREA CAROLINA

é TI 96051705391 RADA MENDOZA ORIANA MARIA

ce 1140877235 RAMOS COLON NORELLIS PAOLA

10 ce 1043019026 REYES ESCAMILLA CLAUDIA PATRICIA GC 1042352332 ROCHA FONTW.VO ELIANA MARIA

6 TI • • M111406104 RODRIGUEZ BRAVO JOSE LUIS

s ce 1045706247 RODRIGUEZ MARTINEZ YESSICA ANDREA

é ee 1045717513 RODRIGUEZ RUtZ STEPHANIE

i TI 96010505396 ROMERO ARROYO ARLINE JOILL

ee 1045679759 ROMERO SUAREZ JONATAN ENRIQUE

s TI 97082810033 RUEDA ALTAMAR ANGIE CAROLYNE

i TI 94071422130 RUEDA SANCHEZ MONICA TATIANA

ce 1045678213 RUIZ CALDERIN HERMAN JULIUS Tt 96101910099 RUtZ SIADO DANIELA

ce 1143136614 SALAS DIAZ JAVIER ENRIQUE

ce 1143256550 SALCEDO FIGÜEROA KATLEN MILEN

ce 1143143818 SANTANA MEDINA KARINA PAOLA

é TI 96112226238 VASSALLO GOENAGA ANA MARIA

0̂ TI 94052026676 ZAMBRANOIMBETH CAROLINA ANDREA

Académico - Academusofl 3.2

Total Ahjmnos 45

3 Mis ^oc^y^J

6