Andrs Galdmez Martnez

Integrantes:Galdmez Martnez AndrsActividad Experimental 2. Campo elctricoEquipo 1

Grupo: 8071Profesora: Estela Margarita Puente Leos Ayudante: Jos Antonio Zarate Coln 25 de febrero de 2014Facultad de CienciasResumen.

En este informe se muestran los datos obtenidos de acuerdo a una simple experimentacin para observar una representacin grfica las lneas de campo generadas por un campo elctrico. Se utiliz un medio dielctrico junto con una serie de electrodos para generar un campo elctrico visible. Los resultados obtenidos fueron comparados con los modelos de campo elctrico que se tienen de manera terica, de lo que se obtuvieron resultados satisfactorios. Los esquemas y los resultados guardaron gran semejanza lo que nos llev a concluir que el mtodo fue una manera exitosa de tener una representacin grafica de las lneas de campo elctrico.

Introduccin.

Hoy en da se tiene la idea de que tanto las fuerzas gravitacionales como las fuerzas elctricas entre partculas son acciones a distancia. En sus orgenes tanto la ley de gravitacin universal de Newton como la ley de Coulomb describen el comportamiento de los cuerpos o las cargas sometidas a estas fuerzas a distancia. Sin embargo de acuerdo a las ideas modernas, existe una entidad fsica que funciona como un mediador de fuerza, transportndola a la distancia que hay entre un cuerpo y otro. A esta entidad se le conoce como campo. Un campo representa entonces la distribucin espacial de una magnitud fsica que muestra cierta variacin en una regin del espacio. Un ejemplo de esto es una carga elctrica, genera un campo elctrico que permea el espacio que la rodea, y este campo genera una fuerza en alguna carga al entrar en contacto con ella. Los campos son una forma de materia: estn dotados de energa y cantidad de movimiento, por lo que existen en un sentido material. Sabemos que el campo elctrico viene dado por la siguiente ecuacin; (2.1)Esto indica que la magnitud de un campo elctrico de la carga puntual es directamente proporcional a la magnitud de esa crga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. La direccin de un capo elctrico depende del signo de la carga El campo elctrico se aleja radialmente de , si es positiva, y se acerca radialmente hacia si es negativa. En su forma vectorial tenemos que; (2.5)El campo elctrico se puede representar grficamente con lneas de campo. Esas lneas se trazan de tal modo que en determinado punto, la tangente a la lnea tenga la direccin del campo elctrico, es decir, la direccin de vector campo. Adems la densidad de las lneas es directamente proporcional a la magnitud del campo elctrico, esto es, que cuando las lneas estn cercanas, el campo elctrico es intenso, y donde estn alejadas el campo elctrico es dbil. En la Figura 1, se muestran las lneas de campo elctrico de una partcula puntual positiva y una negativa. Las flechas en estas lneas indican la direccin del campo elctrico a lo largo de ellas. Figura 1. Las lneas de campo en una carga puntual positiva y en una negativaLa figura 2 muestra, las lneas de campo de un par de cargas positivas de igual magnitud (izquierda) mientras que el lado derecho muestra las lneas de campo de dos cargas de signos contrarios y de misma magnitud. Figura 2. Las lneas de campo de dos cargas puntuales tanto del mismo signo como de signos contrarios.Obsrvese que las lneas de campo salen de cargas positivas y terminan en las negativas; las cargas positivas son fuentes de lneas de campo, y las negativas son sumideros. Tambin obsrvese que las lneas de campo nunca se cruzan (excepto donde se inician o termina, en cargas puntuales). Si alguna vez se cruzaran las lneas de campo, el campo elctrico tendra dos direcciones en el punto de interseccin, y eso no es posible. El objetivo de esta prctica fue observar la naturaleza de los campos elctricos generados por electrodos cargadas dentro de un medio capacitor.Procedimiento.

Se utiliz un refractario cuadrado de 30 cm de largo. En los lados contrarios del refractario se fijaron dos electrodos, y estos a su vez se conectaron con cables caimn a la fuente de alto voltaje. En esta primera prueba se conect un electrodo a una corriente negativa y el otro electrodo a una corriente positiva. El montaje experimental se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Montaje experimental. Electrodos a los extremos del refractario conectados con cables caimn a la fuente de alto voltaje.Una vez colocado esto, se procedi a llenar el refractario con aceite de maz hasta una altura suficiente para cubrir los electrodos. Sobre esta pelcula de aceite se esparcieron semillas de pasto sobre el aceite. Rpidamente se encendi la fuente de voltaje para cargar los electrodos y poder as generar un campo elctrico en la pelcula de aceite. Las semillas de pasto se polarizaron y aliaron con las lneas de campo elctrico, dndonos as una representacin grfica del campo elctrico en el aceite. Se tom una fotografa de la distribucin que tuvieron las semillas con este arreglo, para posteriormente realizar un proceso similar cambiando la forma de los electrodos as como la polaridad de estos mismos. Se realizaron 10 distribuciones distintas.

Datos experimentales.

Teniendo las fotografas de los resultados y resaltando las lneas de campo que se apreciaban a color rojo se obtuvieron las siguientes imgenes.

Figura 4. Fotografa obtenida en el refractario con aceite utilizando dos cargas puntuales con polaridades contrarias.

Figura 5. Fotografa obtenida en el refractario con aceite utilizando dos cargas puntuales con polaridades iguales.

Figura 6. Fotografa obtenida en el refractario con aceite utilizando anillo cargado con carga positiva.

Figura 7. Fotografa obtenida en el refractario con aceite utilizando barra y carga puntual polarizadas positivamente.

Figura 8. Fotografa obtenida en el refractario con aceite utilizando 3 cargas puntuales de polaridad positiva.

Resultados

Si se comparan las figuras 4 y 5 con los diagramas mostrados en la figura 2 se puede observar que guardan gran semejanza. Podemos ver que algunas de las lneas de campo de la figura 4 unen a las dos cargas, mientras que en la figura 5 las lneas de campo nunca se intersectan entre s.

Las lneas de campo que se presentaron cuando se tenan dos electrodos con la misma polaridad presentaban la misma forma independientemente de la polaridad de los electrodos. Es decir que se tena la misma forma en el campo cuando se tenan dos cargas puntuales y ambas eran negativas, o bien ambas eran positivas.

Con respecto al anillo cargado se pudo observar que el campo elctrico generado es perpendicular a la superficie del anillo, mientras que es su interior se anula. La densidad de las lneas de campo presentadas en las pruebas realizadas con dos electrodos resulto ser menor que cuando se utiliz un nmero mayor de electrodos, lo cual indica que el campo elctrico fue ms intenso cuando hubo un mayor nmero de electrodos.

Discusin.

Si comparamos las figuras obtenidas durante el experimento podemos observar que se asemejan a los diagramas tericos. Esto se debe a que el campo elctrico en el aceite polarizaba con gran facilidad las semillas de pasto gracias a la forma puntiaguda de estas ltimas. Por consecuencia provoco que se alineasen a las lneas de campo presentes en el aceite. Con respecto al aceite se debe mencionar que se escogi este medio puesto debido a sus propiedades dielctricas, el aceite como se sabe es un medio aislante elctrico, adems que al verse sometido bajo un campo elctrico externo, puede generar en l un campo elctrico interno (Figura 9). En perspectiva se considera que se pudo hacer utilizada tambin algn material con alguna constante dielctrica similar a la del aceite y observar la divergencia entre las imgenes obtenidas con el mtodo de aceite y este que se propone de agua con sal.

Figura 9. Material dielctrico polarizado por un campo elctrico externo Podemos ver de igual manera que la forma de las lneas de campo elctrico (sin considerar la direccin) es la misma si las polaridades de los electrodos es la misma, independientemente de si esta polaridad es negativa o es positiva, tal como se prevea tericamente. Es claro que las lneas de fuerza tienen una direccin especfica para cada caso. Sin embargo en este experimento no se colocaron las direcciones de las lneas de campo ya que no se demostr la direccin de las mismas en ninguna parte del experimento. En el caso del anillo cargado el campo dentro de l se elimina, puesto que dentro del anillo se genera un campo elctrico en el sentido opuesto al interno y de igual modulo, de modo que en interior del anillo el campo elctrico es nulo. Este hecho constituye el funcionamiento de la jaula de Faraday. Conclusiones.Se observ cualitativamente que las lneas de campo elctrico generado por una o varias cargas elctricas tanto puntuales como en algunos casos en varillas, tienen el comportamiento que se esperaba de manera terica.

Bibliografa

Hans C. Ohanian Fsica para ingeniera y ciencias Vol. 2, 3 Edicin. Mc Graw Hill 2002 Walker, J., Halliday, D. &Resnick, R. Fundamentals of physics. 6Edicin, Hoboken, N.J., EE.UU 2001.

Anexo;

Todas las imgenes del experimento se encuentran en:

https://www.dropbox.com/sh/wxxxugijqe15wmf/f6T8quAovW