folleto lab electromagnetismo(1)

Esuela Politnia Naional

Faultad de Cienias

Departamento de Fsia

Laboratorio de Eletromagnetismo

Gua de Estudiantes

Laboratorio de Eletromagnetismo No. 1

Gua de Estudiantes

Profesor a argo de la asignatura: Carlos Molineros

Revisin tnia: Maro Bayas

Asistente de Publiain: Ing. Luis Snhez

Asistente de Ediin: Stephany Vargas

Portada: Esteban Crespo

Registro de dereho autoral No.

ISBN:

Publiado por la Unidad de Publiaiones de la Faultad de Cienias de la Esuela

Politnia Naional en mediain on el Departamento de Fsia.

Ladrn de Guevara E11-253, Quito, Euador.

Primera ediin: 2015

Primera impresin: 2015

Esuela Politnia Naional 2015-2016

ndie general

Codiain del reglamento del Sistema de Estudios 1

Normas Internas para el Laboratorio de Eletromagnetismo 5

Formato de presentain de un trabajo de laboratorio 7

1 CARGA ELCTRICA 13

1.1 Trabajo preparatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.2 Gua de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2 LNEAS EQUIPOTENCIALES 17



2.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3 RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE 21



3.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4 RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIO 25



4.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5 CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR 29



5.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

5.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

iii

iv ndie general

6 CAMPO MAGNTICO 33



6.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

6.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

7 LEY DE BIOT-SAVART 39



7.3 Informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

7.4 HOJA DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

CODIFICACIN DEL REGLAMENTO DEL

SISTEMA DE ESTUDIOS DE LAS CARRERAS DE

FORMACI PROFESIONAL Y POSGRADO

TTULO V. DE LA GESTIN ACADMICA

CAPTULO I. DE LA EVALUACIN Y APROBACIN DE ASIG-

NATURAS

Art. 42.- Los profesores otorgarn a ada estudiante dos aliaiones orrespon-

dientes a los resultados obtenidos a travs de los eventos de evaluain ontinua

propuestos en la planiain semestral por asignatura, una en la mitad del perodo

letivo y otra al nal del mismo, onforme al alendario aadmio. Cada aliain

ser sobre diez puntos y se podr pasar hasta on un deimal.

Ningn evento de evaluain tendr una valorain superior al 40% de ada a-

liain. Dentro de las fehas indiadas en el alendario aadmio, ada profesor

ingresar las aliaiones en el SAEW. Al nal del semestre deber entregar un re-

porte impreso de las mismas en la seretara de la unidad aadmia orrespondiente.

Art. 43.- Los estudiantes que alanen 14 puntos o ms en la suma de las dos

aliaiones sern exonerados del examen nal y aprobarn la asignatura. La ali-

ain de aprobain ser igual a diha suma multipliada por dos, sobre 40 puntos,

en nmeros enteros.

Art. 44.- Los estudiantes de las arreras de ingeniera, ienias o tenlogos que

no alanen 14 puntos, pero que tengan por lo menos 9 puntos en la suma de las dos

aliaiones, debern rendir un examen nal sobre 20 puntos, para ompletar un

mnimo de 24 puntos para aprobar la asignatura. En ualquier aso, la aliain

mnima del examen nal debe ser de 12 puntos.

Art. 46.- Para aprobar asignaturas de las arreras de ingeniera, ienias o ten-

logos que onsistan exlusivamente de prtias de laboratorio, es neesario realizar

todas las prtias de laboratorio programadas para el perodo y alanzar omo m-

nimo 24 puntos sobre 40.

1

2 Laboratorio de Eletromagnetismo

Art. 47.- Para asignaturas que tengan integradas omponentes de teora y prtias

de laboratorio, en la planiain semestral por asignaturas el profesor estableer los

porentajes de ponderain on los que aportar ada omponente a la aliain.

El profesor de la asignatura realizar la integrain de la aliain. En todo aso,

para aprobar la asignatura se requiere haber realizado, al menos, el 80% de todas

las prtias de laboratorio programadas y obtener la aliain global mnima de

24 puntos sobre 40, para el aso de las arreras de terer nivel y tenologas, y de 28

puntos sobre 40, para el aso de los programas de postgrado.

Art. 48.- Es obligain del profesor dar a onoer a los estudiantes las aliaio-

nes y revisar los doumentos de evaluain esritos o digitales, antes de ingresar las

aliaiones al SAEW.

Art. 49.- Los profesores, en aso de error en la aliain o demora en su en-

trega, debern soliitar al Deano de la Faultad, al Diretor del Instituto Superior

Tenolgio o al Coordinador de los Cursos de Nivelain, segn el aso, la retia-

in de la aliain o la autorizain para el ingreso tardo, expliando el motivo

orrespondiente.

El tiempo mximo para la retiain de aliaiones ser de ino das labo-

rables ontados a partir de la feha del ierre informtio del SAEW. Luego de este

ierre, las soliitudes de retiain o de ingreso tardo de aliaiones debern ir

dirigidas al Vierretor, quien resolver lo pertinente.

Art. 50.- Los profesores podrn devolver a los estudiantes los instrumentos de

evaluain esritos despus de 15 das de ingresada la aliain orrespondiente al

SAEW.

Art. 51.- Si un estudiante estimare que la aliain de un evento de evaluain

esrito no es justa, podr soliitar la realiain del mismo, para lo ual presentar

una soliitud al Deano de la Faultad, al Diretor del Instituto Superior Tenolgio o

al Coordinador de los Cursos de Nivelain, segn orresponda, tendiente a onseguir

la autorizain respetiva y el sealamiento de dos profesores de reas anes para

que proedan a la realiain, entre los uales no debe onstar el profesor de la

asignatura.

Esta soliitud solamente se podr presentar dentro de los tres das laborables

posteriores al ingreso de la aliain al SAEW. Los profesores designados, en el

plazo de dos das laborables de reibido el instrumento de evaluain, remitirn por

separado al Deano de la Faultad, al Diretor del Instituto Superior Tenolgio

o al Coordinador de los Cursos de Nivelain, segn el aso, los resultados de la

realiain. El Deano de Faultad, el Diretor del Instituto Superior Tenolgio o

el Coordinador de los Cursos de Nivelain, determinar, mediante provedo, la nueva

aliain omo el promedio de las realiaiones y entregar diho doumento a

la Seretara orrespondiente para que se la registre.

Codifiain del reglamento del Sistema de Estudios 3

CAPTULO IV. DE LA ASISTENCIA ESTUDIANTIL, JUSTIFI-

CACIN Y SANCIONES.

Art. 61.- Los estudiantes deben asistir obligatoria y puntualmente a los eventos de

evaluain y prtias de laboratorio en las fehas estableidas; en aso de no haerlo,

debern presentar al profesor de la asignatura una soliitud para rendir o umplir on

dihas atividades, adjuntando los doumentos justiativos debidamente ertiados

por la Unidad de Bienestar Estudiantil y Soial, dentro de los tres das laborables

siguientes a la feha de terminain del motivo que impidi su asistenia. Las solii-

tudes presentadas fuera de este plazo sern negadas. Si la soliitud es justiada, el

profesor jar la feha y hora para la realizain de los referidos eventos, sin sanin.

Art. 62.- Si el estudiante no justia su inasistenia, el profesor apliar una san-

in equivalente al 20% de la aliain obtenida en el evento o prtia de labo-

ratorio. El plazo mximo para la reepin de eventos de evaluain o prtias de

laboratorio atrasados sin justiain, ser de diez das laborables despus de la feha

iniial.

Art. 63.- Una vez errado el Sistema de Administrain Estudiantil (SAEW), quie-

nes deben autorizar ualquier soliitud de examen atrasado son el Deano de Faultad,

el Diretor del Instituto Superior Tenolgio o el Jefe del Departamento de Forma-

in Bsia, segn orresponda.

Normas Internas para el Laboratorio de

Eletromagnetismo

1. RESPONSABILIDAD:

Son responsables del equipo de laboratorio los profesores y estudiantes que

partiipan en ada sesin.

De la buena marha y el xito de las sesiones; as omo, del umplimiento

de las normas son responsables los instrutores

2. ASISTENCIA:

El iniio de ada sesin ser a la hora programada (ingreso de estudiantes

atrasados on un mximo de 10 MINUTOS).

La adquisiin de datos de ada sesin nalizar omo mximo 10 MINU-

TOS antes del tiempo estableido para la sesin.

3. DISCIPLINA:

Cada grupo debe trabajar en su respetiva mesa.

Cada grupo debe usar solo el equipo de la mesa de trabajo (el equipo

adiional se debe soliitar al instrutor).

En la mesa de trabajo solo debe estar el material neesario (el resto de la

indumentaria estudiantil ubiar en un sitio pre-estableido).

4. ACADMICO:

Cada estudiante debe Leer y traer por esrito una sntesis de la onsulta

relativa a la temtia de la prtia orrespondiente.

Todos los trabajos deben ser a tinta, legibles y en REDACCIN IMPER-

SONAL.

Se debe insistir en la responsabilidad individual e inorporar el onepto

de trabajo en grupo (riterios de evaluain).

5. SANCIONES.

La prdida y/o deterioro de equipo implia responsabilidad peuniaria

(reposiin de equipo de mejores o iguales araterstias).

5


Inumplimiento de plazos: 1 punto por ada da alendario en la entrega

del informe on un mximo de 5 das alendario, para tener aliain

es obligain entregar el informe.

Introdu

in

El Laboratorio de Fsia de la Carrera de Fsia pretende proporionar al alumno una

visin ompleta del trabajo a realizar al enfrentarse on una experienia prtia, de

la que se quiere obtener un resultado able que ser dado a onoer mediante un

reporte esrito.

El alumno, a lo largo del transurso del laboratorio, va a adquirir las siguientes

habilidades y destrezas:

Adquirir los onoimientos neesarios que le permitan redatar on el suiente

rigor un informe sobre ualquier experienia realizada en un laboratorio.

Utilizar on soltura los diferentes sistemas de unidades que aompaan a las mag-

nitudes fsias.

Determinar los tipos de errores que pueden afetar a la medida de una magnitud.

Realizar representaiones gras que muestren el omportamiento experimental

de las distintas magnitudes.

Analizar los datos experimentales utilizando mtodos de regresin lineal y lulo

gro para obtener la mxima informain posible.

Evaluain

El sistema de evaluain presentado a ontinuain es un referenia para los profesores

a argo de la materia por lo que no se debe onsiderar un lineamiento a seguir.

Preparatorio 20%

Coloquio 20%

Desempeo en laboratorio o Defensa 20%

Informe 40%

Se promueve el uso de software libre para el su uso en el tratamiento de datos o

ediin de informes on un porentaje referente al grado de diultad presentado

para lo ual el estudiante debe presentar el digo desarrollado.

Los informes deben ser presentados en Digital ya que sern revisados mediante el

software turnitin on la hoja de datos esaneada.

IMPORTANTE: La biblografa debe ser de la BASES DE DATOS (RECURSOS

ELECTRNICOS)de la Esuela Politnia Naional (http://bibliotea.epn.edu.e/opa-

tmpl/bootstrap/bases/bases.htm) on sus respetivas itas se aonseja las pginas

de Gagle Cengage Learning, SpringerLink, Taylor Franis esto nos permitir on-

servar el ingreso gratuito a estas bases de datos auspiiadas eonmiamente por

la senesyt

Formato de presentain de un trabajo de

laboratorio

El formato para el presente laboratorio se debe mantener a lo largo del semestre. A

ontinuain se presenta un ejemplo de laboratorio on los lineamientos a seguir para

las prtias a presentarse.

1

Nmero de Prtia

Nombre de la Prtia

Nombre del estudiante

Esuela Politnia Naional, Faultad de Cienias, Departamento de Fsia, Laboratorio

de Eletromagnetismo

Abstrat

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Introdu

in

Para itar elemtos de las Referenias se utiliza el o-

mando ite y la ita se observa se la forma: [1

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itudin vel, wisi. Morbi autor lorem non justo. Nam

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llus. Done aliquet, tortor sed a

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mi. Morbi a ori et nisl hendrerit mollis. Suspen-

disse ut massa. Cras ne ante. Pellentesque a nulla.

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rient montes, nasetur ridiulus mus. Aliquam tini-

dunt urna. Nulla ullamorper vestibulum turpis. Pe-

llentesque ursus lutus mauris.

Nulla malesuada porttitor diam. Done felis erat,

ongue non, volutpat at, tinidunt tristique, libero.

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pellentesque ante. Phasellus adipising semper elit.

Proin fermentum massa a quam. Sed diam turpis,

1

El digo a L

A

T

E

Xse puede pedir a su respeivo tutor de laboratorio.

7


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na. Nun eleifend onsequat lorem. Sed lainia nulla

vitae enim. Pellentesque tinidunt purus vel magna.

Integer non enim. Praesent euismod nun eu purus.

Done bibendum quam in tellus. Nullam ursus pul-

vinar letus. Done et mi. Nam vulputate metus eu

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Asi se esribe una ita textual.

Figura 1: Desripin gra

de. . .Referenia [2

=

(2 |E|3

) 12 1

e2(1)

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tortor, vel onsetetuer odio sem sed wisi.

Figura 2: Curva tpia. . .Referenia [3

1. Experimento

Sed feugiat. Cum soiis natoque penatibus et mag-

nis dis parturient montes, nasetur ridiulus mus. Ut

pellentesque augue sed urna. Vestibulum diam eros,

fringilla et, onsetetuer eu, nonummy id, sapien. Nu-

llam at letus. In sagittis ultries mauris. Curabitur

malesuada erat sit amet massa. Fuse blandit. Ali-

quam erat volutpat. Aliquam euismod. Aenean vel

letus. Nun imperdiet justo ne dolor.

1.1 Materiales

Material 1

Material 2

Material. . .

1.2 Proedimiento experimental

Etiam euismod. Fuse failisis lainia dui. Suspen-

disse potenti. In mi erat, ursus id, nonummy sed,

ullamorper eget, sapien. Praesent pretium, magna in

eleifend egestas, pede pede pretium lorem, quis on-

setetuer tortor sapien failisis magna. Mauris quis

magna varius nulla selerisque imperdiet. Aliquam

non quam. Aliquam porttitor quam a laus. Praesent

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diam bibendum plaerat. Fuse elementum onvallis

neque. Sed dolor ori, selerisque a, dapibus ne, ul-

triies ut, mi. Duis ne dui quis leo sagittis ommodo.

En = 1

2(Zc)2

1

n2, con =

e2

~c(2)


2. Anlisis de Resultados

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leo. Nullam elementum, magna in ursus sodales, au-

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et pede. Ut susipit enim vel sapien. Done ongue.

Maeenas urna mi, susipit in, plaerat ut, vestibu-

lum ut, massa. Fuse ultries nulla et nisl.

Figura 3: Conepin artstia de la forma

de un tomo de nen. Referenia [?

2.1 Ejemplo de Subse

in

Conlusiones

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ullamorper nulla. Mauris porttitor pharetra tortor.

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leo. Nullam elementum, magna in ursus sodales, au-

gue est selerisque sapien, venenatis ongue nulla aru

et pede. Ut susipit enim vel sapien. Done ongue.

Maeenas urna mi, susipit in, plaerat ut, vestibu-

lum ut, massa. Fuse ultries nulla et nisl.

Etiam a leo a risus tristique nonummy. Done

dignissim tinidunt nulla. Vestibulum rhonus moles-

tie odio. Sed lobortis, justo et pretium lobortis, mau-

ris turpis ondimentum augue, ne ultriies nibh aru

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diet sed, pellentesque ne, nisl. Vestibulum imperdiet

neque non sem a

umsan laoreet. In ha habitasse

platea ditumst. Etiam ondimentum failisis libero.

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Bibliografa

[1 EXPERIMENTODE FRANCK-HERTZ, [doumento en lnea, TE_III_2010_11_P05_Frank-Hertz.pdf,

19 de Marzo de 2013.

[2 EXPERIMENTO DE FRANCK-HERTZ, LABORATORIO 4 DE FSICA, Juan Martn, Luis Nieves,

Fernando Dugarte, [doumento en lnea, http://www.ienias.ula.ve/labsia3y4/images/guialab4/FrankH

ertz.pdf, 18 de Marzo de 2013.

[3 Modelos atmios preuntios, Modelo de Bohr, [doumento en lnea, 4-s2.pdf-fh-exp-t150v050.eps

[4 Nen, [web en lnea, http://www.lennteh.es/periodia/elementos /ne.htm #ixzz2O2t2RxI6, 18 de Marzo

de 2013.

[5 Hoja Tnia del Equipo Frank-Hertz, PHYWE Systeme GmbH & Co. KG, Robert-Bosh-Breite 10,

D-37079 Gttingen, serie del produto: 09105.99.

[6 Melissinos Adrian, Napolitano Jim; Experiments in Modern Physis;Massahutses USA, Aademi Press,

2003, Segunda Ediin, paginas 11 - 19, apitulo 1.

[7 Trabajo entregado por Hertz, [doumentos en lnea, "The Nobel Prize in Physis 1925". Nobelprize.org,

http://nobelprize.org/nobel_prizes/physis/laureates/1925/

[8 Lista de materiales; web page PHYWE, http://www.phywe.om/461/pid/3188/Frank- Hertz-Ne-Roehre-

mit-Gehaeuse-.htm


Anexo

EN esta se

in se inluyen los anexos neesarios para el informe. Pueden ser datos o imgenes

obtenidas en el laboratorio.

Figura 4: Equipo de Frank Hertz del laboratorio de Fsia Atmia y Moleular de la Faultad

de Cienias

Figura 5: Imagen del tubo de nen irradiando

PRCTICA 1

CARGA ELCTRICA

Objetivos generales

1. Determinar ualitativamente la separain de las argas eltrias.

2. Determinar la polaridad de la arga eltria en distintas varillas tras frotarlas en distintos materiales.

Letura sugerida previa a la prtia

Todos los uerpos en la naturaleza poseen argas eltrias. Las argas eltrias pueden ser separadas al

golpear o frotar dos materiales juntos. Conseuentemente, uno de los materiales adquiere arga positiva y el

otro material arga eltria negativa. El signo de la arga eltria que adquiere un material no depende

niamente de ste, sino tambin de las propiedades eltrias del material on que se frota.

Si las argas de los dos materiales son medidas al mismo tiempo, stas se anulan entre s; por lo tanto,

la arga eltria en un sistema errado se onserva.

Por medio de un ampliador, y el uso de una opa de Faraday para oletar argas, es posible medir

antidades extremadamente pequeas de argas. Por lo tanto, los experimentos on argas produidas por

fri

in, pueden ser llevados a abo on un alto nivel de onabilidad.

1.1 Trabajo preparatorio

1. Consulte y desriba on sus palabras los mtodos para argar eltriamente a los objetos.

2. Consulte y desriba on sus palabras mo almaena la arga eltria una opa de Faraday.

3. Se pueden aumular simultneamente argas positivas y negativas en la opa de Faraday?

4. Consulte y desriba on sus palabras el funionamiento y la magnitud fsia que mide el galvanmetro.

5. Graque las a

iones de repulsin y atra

in de las argas

6. Traer Impresa Hoja de Datos

1.2 Gua de laboratorio

1.2.1 Materiales

Ampliador.

Cable oaxial de adquisiin.

Galvanmetro.

Par de ables rojo/azul.

Copa de Faraday

Varillas de fri

in: 1 arlio, 2 PVC

Superies: aetato, uero, papel.

2 Tiras de aluminio.

13

14 Prtia 1

1.2.2 Experimento

La prtia est dividida en tres partes prinipales. El montaje de la primera y segunda parte se muestra en

la Figura 1.1 y en la Figura 1.2, respetivamente.

Figura 1.1: Carga por golpes

Figura 1.2: Aumulador de arga. Carga por

frotamiento.

Figura 1.3: Eletrosopio

GOLPES:

1. Charla on el profesor sobre objetivos y tareas.

2. Anotar en la Hoja de datos las araterstias tnias del equipo y elementos dados.

3. Cable oaxial en V

4. Perilla 1 (P1) en esala V, 0.3

5. Perilla 2 (P2) , ubindose en 0 gire un poo haia la izquierda y haia la dereha hasta que la aguja

del galvanmetro quede en ero.

6. Perilla 3 a 3/4 del total.

7. Tome dos barras de distintos materiales (una en ada mano) y golpee una ontra la otra. Inmediata-

mente despus de golpearlas, toque la punta del able oaxial on la barra y observe haia donde se

mueve la aguja. Registre sus observaiones en la Tabla 1.1.

FROTAMIENTO:

CARGA ELCTRICA 15

1. Cable oaxial en A, As.

2. Perilla 1 (P1) en esala As,3 108

3. Perilla 2 (P2), ubindose en 0 gire un poo haia la izquierda y haia la dereha hasta que la aguja

del galvanmetro quede en ero.

4. Perilla 3 a 3/4 del total.

5. Frotar ada barra en diferentes materiales (asegrese de realizar todas las ombinaiones de la Tabla

1.2). Inmediatamente despus de frotar la barra, toque la punta del able oaxial on la barra y

observe haia donde se mueve la aguja.

6. Desargue la barra y la superie de rozamiento. Vuelva a frotarlos y aerque la punta del able

oaxial a la superie de ontato. Observe haia donde se mueve la aguja y regstrelo en la Tabla 1.2.

REPULSIN:

1. Realie el montaje de la Figura 1.3 para la terera parte.

2. Frote la varilla de PVC ontra la superie de aetato y arquela a las tiritas de aluminio. Anote sus

observaiones.

3. Frote la varilla de arlio ontra la superie de aetato y arquela a las tiritas de aluminio. Anote

sus observaiones.

REALIZACIN Reomendain: antes de llevar a abo ualquier mediin, desargue la opa de

Faraday y las varillas de fri

in para obtener mejores resultados.

1.3 Informe

1. Explique fsiamente Por qu se argaron las varillas al hoarlas entre s?

2. Qu ha suedido on los uerpos que se han argado positivamente?

3. De qu depende la polaridad de los uerpos argados?

4. Al argar las tiritas de aluminio on la varilla de PVC y luego aerar la varilla de arlio Qu

fenmeno observ? Por qu se observ ese omportamiento?

5. Con qu material (aetato, uero, papel) se arg ms el uerpo? Analie y explique su respuesta.

6. Consulte en la literatura la polaridad que adquieren los uerpos estudiados en esta prtia. Compare

on los resultados obtenidos. No olvide itar sus fuentes.

7. Explique la razn por la ual es difil uantiar la arga en esta prtia.

8. Conlusiones, reomendaiones y sugerenias INDIVIDUALES CON NOMBRE DE CADA ESTU-

DIANTE.

9. Posibles apliaiones.

10. Bibliografa.

16 Prtia 1

1.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: CARGA ELCTRICA

Nombre: Feha:

Varilla de fri

in en la

opa de Faraday

Polaridad de la arga

PVC

Arlio

Tabla 1.1: Golpes

Varilla de

fri

in

Polaridad

de la varilla

Material de

frotamiento

Polaridad

del material

Arlio Aetato

PVC Aetato

Arlio Cuero

PVC Cuero

Arlio Papel

PVC Papel

Tabla 1.2: Fri

in

Observain de las tiritas de aluminio al aerar la varilla de PVC:

Observain de las tiritas de aluminio al aerar la varilla de arlio:

Firma del Instrutor

PRCTICA 2

LNEAS EQUIPOTENCIALES

Objetivos generales

1. Enontrar la dependenia espaial del potenial eltrio on la distribuin de arga en eletrodos

on geometras diferentes.

2. Modelar la situain experimental en dos formas alternativas, determinando el mejor modelo por

omparain on los valores experimentales.

3. Enontrar la forma de las equipoteniales y las lneas de ampo eltrio para distintas onguraiones

de eletrodos.


Toda arga puntual rea en el espaio que la rodea un ampo vetorial eltrio

E que depende de la magnitud

de la arga q y de la distania r del punto en onsiderain a la arga. Segn la ley de Coulomb,

E (q,r) est

dado por la expresin:

E =

1

40

q

r2ur

Existe un ampo esalar llamado potenial eltrio, denido omo el trabajo, por unidad de arga, neesario

para traer una arga de prueba q0 desde el innito hasta el punto donde se alula el ampo. Para una arga

puntual est dado por la expresin:

v(r) =1

40

q

r

Una onlusin importante sobre el ampo eletrosttio es que la omponente del ampo eltrio a lo

largo de una superie equipotenial (el lugar geomtrio formado por todos los puntos de igual potenial)

es ero. En otras palabras, las lneas de ampo eltrio son perpendiulares a las equipoteniales en todo

punto. La superie de un material muy buen ondutor es siempre una superie equipotenial. Una lmina

ondutora puede ser argada positiva o negativamente segn la onetemos al borne positivo o negativo

de una fuente de poder. El ondutor as argado es un eletrodo. Entre dos eletrodos on arga de signos

opuestos se establee entones una diferenia de potenial y se rea un ampo eltrio entre ellos. La forma y

distribuin espaial de las lneas de ampo eltrio depende de la forma y posiin relativa de los eletrodos.

En la tarea usted debe enontrar las lneas de ampo produidas por dos argas puntuales de signo opuesto

separadas una distania dada, et.


Consultar y presentar un resumen sobre:

1. Consulte y desriba on sus palabras que son las lneas equipoteniales.

2. Consulta y desriba on sus propias palabras las propiedades de las lneas de ampo.

3. Consulte, dibuje la forma y la distribuin de las lneas de ampo eltrio para las siguientes distri-

buiones de arga:

Dos argas puntuales de diferente signo, separadas una distania d.

Dos planos innitos paralelos on densidad superial de arga de signo opuesto, separadosuna distania d.

17

18 Prtia 2

Dos lneas de arga de signo opuesto de longitud innita y on densidad lineal de arga ,paralelas entre s, y separadas una distania d.

Un plano innito de arga positiva y una arga negativa puntual a una distania d perpendiularal plano.

4. Enuentre la expresin para la intensidad del ampo en un punto P omo funin de la distribuin

de arga que lo rea y de la distania del punto en onsiderain a ada una de las distribuiones de

arga:

Dos argas puntuales de signo opuesto separadas una distania d. El punto P en ualquierpunto a lo largo de la lnea que une las argas

Dos lneas de arga de signo opuesto de longitud innita y on densidad lineal de arga ,paralelas entre si y separadas una distania d. El punto P a lo largo de la perpendiular que

una las dos lneas de arga.

Dos planos innitos de arga, on densidad superial de arga de signo opuesto, paralelosseparados una distania d. El Punto P a lo largo de la perpendiular que une los dos planos.


2.2.1 Materiales

Fuente de potenial DC

Voltmetro digital DC

Cables de Conexin,dos de ellos on LAGARTO en un extremo, uno de ellos onetado a un lpiz.

Cubeta eletroltia

Juego de Eletrodos

Rodelas

Barras de metal

2.2.2 Experimento

Montaje



3. Coloar agua en la ubeta hasta llenar el espesor de los eletrodos a utilizar.

4. Coloar un papel milimetrado debajo de la ubeta eletroltia.

5. Realizar la onexin de la fuente on los eletrodos omo se muestra en la Figura 2.1.

6. Coloar en la fuente de alimentain 6V.

7. Coloar el juego de eletrodos a utilizar sobre el agua.

8. Tomando el terminal (+) del voltmetro desplazando sobre el agua hasta registrar algn valor arbitrario

de voltios.

Proedimiento

1. Coloar los eletrodos que el tutor le asigne.

2. Coloar la punta del voltmetro sobre el agua hasta notar algn valor de medida en el mismo.

3. Busar algunos puntos on el mismo valor de medida del iniso 1.

4. Anotar al menos 6 puntos en el papel milimetrado.

LNEAS EQUIPOTENCIALES 19

Figura 2.1: Montaje del Sistema

2.3 Informe

1. De la ongurain de eletrodos en investigain, enuentre las lneas equipoteniales (por lo menos

6) y a partir de la misma, dibuje las lneas de ampo eltrio on su dire

in y sentido. Est de

auerdo on lo esperado teriamente? Analie el auerdo o desauerdo de auerdo on el mtodo de

medida y on las suposiiones del modelo terio.

2. Podremos determinar experimentalmente las lneas equipoteniales espaio vao?

3. En la ongurain de plaas paralelas En qu dire

in on respeto a las lneas equipoteniales se

midi la mayor diferenia de potenial? Y en qu dire

in va el ampo eltrio

4. Qu tipo de forma tiene las lneas equipoteniales uando se olo la ongurain rodela y barra?

5. En este experimento se detetaron lneas o superies equipoteniales?; Por qu?

6. Conlusiones, reomendaiones y sugerenias INDIVIDUALES CON NOMBRE DE CADA ESTU-

DIANTE.


8. Bibliografa.

20 Prtia 2

2.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: LNEAS EQUIPOTENCIALES

Nombre: Feha:

Congurain Positivo Negativo Figura

Rodela-Rodela

Rodela-Barra

Barra-Rodela

Barra-Barra

Tabla 2.1: Datos experimentales

Firma del Instrutor

PRCTICA 3

RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Objetivos generales

1. Estudiar la dependenia funional de la orriente, en un iruito simple, on la diferenia de potenial

a travs del elemento resistivo (Ley de Ohm).

2. Estudiar la dependenia de la resistenia de un alambre on su longitud y se

in transversal.

3. Estudiar la resistenia equivalente de una ombinain de resistenias en serie y en paralelo.


Cuando una orriente eltria I pasa por iertos ondutores, la diferenia de potenial eltrio VR entre

sus extremos est dada por la siguiente expresin:

VR = I R (3.1)

Siendo R una onstante de proporionalidad araterstia del ondutor llamada Resistenia Eltria

R. Los elementos de iruito que umplen la Euain 3.1, llamada ley de Ohm, son llamados resistores

hmios. La unidad de resistenia es Voltio/Amperio, que reibe el nombre de ohmio, denotado on la letra

griega Omega .El valor numrio de R depende del material del que est heho el resistor, as omo de su forma

geomtria. En el aso de que el ondutor tenga forma de un alambre ilndrio de longitud L y rea

transversal A, la resistenia R est dada por la expresin:

R = L

A

Siendo la resistividad eltria del material. Las unidades en el sistema internaional para la resisti-

vidad es el produto ohmio x metro (m). La resistividad a su vez depende de las propiedades eltriasmirospias del material omo su densidad de eletrones libres n y (tiempo promedio entre hoques entre

un eletrn y un tomo de la red ristalina), propiedades que varan on la temperatura. Como los alam-

bres que se usan en este experimento se alientan bastante durante la mediin, hay que tener presente el

alentamiento omo fuente de error. Para materiales istropos se dene omo:

=1

=

J E =ne2

2me



1. Consulte y desriba on sus palabras que es resistenia y ual es su relain on la longitud y el rea

transversal.

2. Consulte y desriba on sus palabras que es resistividad

3. Consulte y desriba on sus palabras la forma de medir voltaje.

4. Consulte y desriba on sus palabras la forma de medir orriente.

21

22 Prtia 3

5. Tres resistenias de 20 , 30 y 40 se onetan en serie Cul es el valor de la resistenia equivalente?

6. ? Tres resistenias de 15 , 30 y 60 se onetan en paralelo Cul es el valor de la resisteniaequivalente?

7. La resistividad del obre es 1,78 108m. Un alambre ilndrio de obre tiene una longitud de150m y un dimetro de 0.50mm. Cul es la resistenia del alambre?


3.2.1 Materiales

Resistenias .

Planha esquemtia (Protoboard).

Fuente de alimentain DC.

Multmetro.

Caluladora.

Juego de ables para onexin.

3.2.2 Experimento

Montaje



3. Comprobar el funionamiento de la plaa para montar los elementos on la ayuda del instrutor.

4. Se trabajar on las resistenias que el instrutor ree adeuadas.

5. Coloar la fuente DC on sus respetivas puntas banana-banana para poder ingresar en los bornes de

la plaa.

Proedimiento

1. Coloar la fuente DC on diferentes voltajes.

2. Armar el iruito de la Figura 3.1: 1.

3. Anotar los valores de las resistenias y voltajes en la hoja de datos, Tabla 3.1.

4. Medir voltajes y orrientes en la(s) resistenias.

5. Armar los iruitos de las Figuras 3.1: 2, 3, 4 y repetir los numerales anteriores.

3.3 Informe

3.3.1 Anlisis de Datos

1. Bajo qu ondiiones se umple la Ley de Ohm.

2. Calule los valores terios apliando la Ley de Ohm de ada iruito heho (Figura 3.1: 1,2,3,4) en

el ual los datos que se dan son las resistenias utilizadas y el voltaje apliado al iruito realie una

tabla para ello y inluir los lulos realizados.

3. Realizar una tabla omparativa entre los valores medidos y los valores terios y tambin alular el

error que se omente entre el valor medido y el valor terio mediante la siguiente frmula:

E(%) =

vmedido vteoricovteorico

Justique el error ometido.

4. Identique el tipo de arga de las Figuras 3.2 y demuestre si es apliable la Ley de Ohm.

RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE 23

Figura 3.1: Ciruitos a implementar

Figura 3.2: Tipos de arga

3.3.2 Conlusiones

Se debe inluir Conlusiones, reomendaiones y sugerenias. Posibles apliaiones.

3.3.3 Bibliografa

24 Prtia 3

3.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Nombre: Feha:

Figuras

Valores Medidos

Voltaje [V Corriente [mA Resistenia [

Figura 1 VT= IT= RT=

Figura 2

V1= I1= R1=

V2= I2= R2=

VT= IT= RT=

Figura 3

V1= I1= R1=

V2= I2= R2=

VT= IT= RT=

Figura 4

V1= I1= R1=

V2= I2= R2=

V3= I3= R3=

VT= IT= RT=

Tabla 3.1: Tabla de datos.

Firma del Instrutor

PRCTICA 4

RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL

MEDIO

Objetivos generales

1. Estudiar el omportamiento de la apaitania utilizando diferentes dieltrios.

2. Estudiar el omportamiento del apaitor on plaas paralelas planas a diferentes distanias.

3. Estudiar la relain entre el tiempo de arga dependiendo de la apaitania.


Se denomina ondensador al dispositivo formado por dos plaas ondutoras uyas argas son iguales pero

de signo opuesto. Bsiamente es un dispositivo que almaena energa en forma de ampo eltrio. Al

onetar las plaas a una batera, estas se argan y esta arga Q es proporional a la diferenia de potenial

V apliada, siendo la onstante de proporionalidad la apaitania del ondensador C. De esto podemosdeduir que la apaidad de un ondensador viene dada por:

C =Q

V

La Capaitania es diretamente proporional al rea de las plaas y a la onstante dieltria del

material dieltrio utilizado e inversamente proporional a la distania de separain de las plaas. Para un

apaitor simple los fatores que determinan su apaitania son:

El rea de la plaas

La separain entre las plaas

El material del dieltrio

La unidad de arga en el sistema internaional es el Faradio (F ).

El ondensador de plaas plano-paralelas (Figura 4.1) est formado por dos planos de superie (A)

separados por una distania (d) entre los que se establee una diferenia de potenial. De ah que si el rea de

las plaas aumenta, on ello aumenta la Capaitania; por el ontrario, si la separain de las plaas aumenta,

disminuye la Capaitania.

Figura 4.1: Esquema de un ondensador de plaas plano-paralelas

25

26 Prtia 4



1. Consulte y desriba on sus propias palabras que es un dieltrio. Adems onsulte las onstantes

dieltrias de algunos materiales.

2. Consulte y desriba on sus propias palabras que es apaitania.

3. Consulte y desriba on sus propias palabras los usos de un apaitor.

4. Deduir la apaitania para dos plaas planas-paralelas de dimensiones muy grandes y separadas a

una distania (L).

5. Cules son las partes bsias de un apaitor y por qu es un buen dispositivo para almaenar arga?

6. Consulte y desriba on sus propias palabras aera de la permitividad dieltria.


4.2.1 Materiales

Vidrio

Madera

Separadores

Fuente de alimentain DC

Medidor de apaitania

Papel

Cables

Capaitores Eletroltios Radiales

Diodo led

Plaas metlias

Plaas de aluminio montadas paralelamente auna sola distania

Montaje

1. Coloar la fuente de alimentain en las terminales del medidor de apaitania.

2. Coloar las plaas de aluminio montadas a una sola distania a un lugar adeuado.

3. Coloar los dieltrios omo indique el instrutor dentro del espaio de las plaas de aluminio.

4. Coloar las plaas metlias a diferentes distanias on ayuda de los separadores.

5. Esoger los apaitores eletroltios radiales de distintas apaidades.

Proedimiento

1. Con la ayuda del medidor de apaitania medir en las dos plaas separadas a una sola distania, su

apaidad (Coloar en nF ). Anotar las araterstias del apaitor y C en la Tabla 4.1.

2. Coloar el vidrio (dieltrio) entre las plaas y medir su apaitania (anotar los datos en la Tabla

4.1).

3. Coloar la madera, el papel y repetir el iniso anterior

4. Coloar las dos plaas a tres distintas distanias (siendo el aire el dieltrio) y medir su apaitania

(anotar los valores en la Tabla 4.2).

5. Cargar on 2V los apaitores eletroltios de distinta apaitania, despus onetarlos a un diodo

led y observar lo que su suede (anotar los valores en la Tabla 4.3).

RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIO 27

4.3 Informe

1. Calular la permitividad relativa de los distintos materiales usados en la prtia omo dieltrios y

haer una tabla de omparain on los valores terios.

2. Calular la apaitania en el vao apliando una relain entre C1 (Capaitania del vao) y C2

(Capaitania de otros dieltrios).

3. Qu relain tiene la apaitania on la distania de separain entre las dos plaas?

4. Con que dieltrio se tuvo mayor apaitania y por qu?

5. Explique usted omo onstruira un apaitor. Relaione su respuesta on los dieltrios utilizados

en la prtia, on el rea y la distania de separain de las plaas.

6. Conlusiones, reomendaiones y sugerenias.


8. Bibliografa.

28 Prtia 4

4.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: RELACIN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIO

Nombre: Feha:

L= [m H= [m A= [m

2

Material Capaitania (C) Distania entre

las plaas (D)

Tabla 4.1: Primera parte

Distania entre

las plaas (D)

Capaitania (C)

Tabla 4.2: Segunda parte

Capaitania (C) Observaiones

Tabla 4.3: Terera parte

Firma del Instrutor

PRCTICA 5

CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR

Objetivos generales

1. Estudiar el omportamiento en funin del tiempo de la diferenia de potenial a travs del apaitor

de un iruito RC en sus proesos de arga (on fem onstante) y desarga.

2. Confrontar los valores experimental y terio para la onstante de tiempo apaitiva.


Un apaitor almaena arga eltria, Q. La apaitania C es la razn entre la arga en una de las plaas

del apaitor y la diferenia de potenial entre sus plaas:

C =Q

V 0

Dimensionalmente: Faradio =

Coulomb

Voltio

Consideremos el iruito de la Figura 5.1, donde el apaitor se enuentra iniialmente desargado.

Cuando el interruptor se ierra, hay un ujo de arga positiva desde la fuente por la resistenia haia la plaa

superior del ondensador, y simultneamente desde la plaa negativa haia la fuente. Como resultado ambas

plaas adquieren una arga de la misma magnitud y de signo opuesto (no se olvide que la arga negativa es un

defeto de arga positiva). El proeso de arga ontina hasta que la diferenia de potenial en el apaitor

sea igual a la fem de la fuente. Para que alane este valor nal se requiere un tiempo ms o menos grande,

dependiendo de los valores de C y R.

Figura 5.1: Ciruito RC para arga del

apaitor.

Figura 5.2: Ciruito RC para desarga

del apaitor.

La Figura 5.2 representa un apaitor iniialmente argado. Al errar el iruito la arga positiva omien-

za a uir desde la plaa superior haia la inferior a travs de la resistenia. Transurrido un ierto tiempo,

que tambin depende de los valores de C y R, se llegar a un estado nal de equilibrio, en el que el apaitor

se habr desargado totalmente.

Proedamos a analizar uantitativamente estos dos proesos.


1. Consulte y desriba on sus propias palabras que es un osilosopio y su funionamiento.

2. Consulte y desriba on sus propias palabras el funionamiento de ada botn que tiene el osilosopio

Tektronix TDS 1002B.

29

30 Prtia 5

3. Resolver a euaiones difereniales el iruito de la Figura 5.1 expresar el voltaje del ondensador

(Vc(t)) y la orriente del ondensador (ic(t)) dejar en funin de RC.

4. Con la euain del iniso anterior obtener Vc y Ic uando R=47K, C=470uf, t=10s.

5. A que es igual la apaitania equivalente para 2 ondensadores onetados en serie y en paralelo?

6. Para el siguiente iruito de la Figura 5.3. A qu tiempo el voltaje del apaitor ser:

0 [V

8 [V

10.5 [V


5.2.1 Materiales

Osilosopio.

Punta de prueba

Protoboard Grande

Resistenia de 47K

Capaitor Eletroltio 470uf

Fuente de alimentain DC

Voltmetro

Ampermetro

Cronometro

Montaje

1. Armar el iruito de la Figura 5.3:

Figura 5.3: Montaje experimental.

2. Coloar 12V en la fuente DC a los terminales del swih de 3 posiiones y oloar los elementos

respetivos.

3. Veriar la punta de prueba del Osilosopio omo se lo diga el instrutor.

4. En el osilosopio oloar 10ms ada uadro de tiempo on la perilla que diga el instrutor.

5. Conetar los terminales de la punta de prueba al apaitor.

CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR 31

Proedimiento

Carga del apaitor:

1. Conetar las puntas de prueba del osilosopio en los terminales del apaitor a su vez ongurar

el mismo para que la esala de tiempo este en 10ms.

2. Obtener la forma de onda del osilosopio y graar en la hoja de datos.

3. Desargar el apaitor ortoiruitando.

4. Conetar el ampermetro entre la resistenia y el apaitor.

5. Tomar datos ada 10 segundos de tiempo.

6. Conetar el voltmetro en los terminales del apaitor.

7. Tomar los datos respetivos ada 10 segundos de tiempo.

8. Coloar el swith en la posiin 1 (de la Figura 5.3) en el ual se onete la resistenia on el

apaitor.

Desarga del Capaitor

1. Cargar previamente el apaitor.

2. Conetar las puntas de prueba del osilosopio en los terminales del apaitor a su vez ongurar

el mismo para que la esala de tiempo este en 10ms.

3. Obtener la forma de onda del osilosopio y graar en la hoja de datos.

4. Conetar el ampermetro entre la resistenia y el apaitor.

5. Tomar datos ada 10 segundos de tiempo.

6. Conetar el voltmetro en los terminales del apaitor.

7. Tomar los datos respetivos ada 10 segundos de tiempo.

8. Coloar el swith en la posiin 2 (de la Figura 5.3) en el ual el apaitor se desargar por

medio de la resistenia.

5.3 Informe


1. Desribir y analizar las formas de la urva que se obtuvieron en la prtia.

2. Calular los valores terios de voltaje y orriente en el apaitor on los tiempos tomados en la

prtia a su vez haga una tabla de omparain on los valores obtenidos en la misma.

3. Graar en papel milimetrado (V vs t), (I vs t), de la arga y desarga del apaitor oloque en el

mismo gro, las gras terias.

4. Linealie la euain del voltaje en el apaitor y a partir de una regresin lineal determine el valor

de RC, y omprelo on el valor terio.

5. Como aumentara usted la apaitania del iruito de la Figura 5.3 si se tuviera 2 apaitores adi-

ionales. Realie el gro de onexin de los 3 apaitores totales del iruito para onseguir este

objetivo.

6. Haer un anlisis de los errores ometidos, interpretarlos y justiarlos adeuadamente.

5.3.2 Conlusiones


5.3.3 Bibliografa

32 Prtia 5

5.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR

Nombre: Feha:

V /div:

t/div:

Figura 5.4: Gro arga del apaitor.

V /div:

t/div:

Figura 5.5: Gro desarga del apaitor.

Tiempo (s) Voltaje Corriente

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tabla 5.1: Carga del apaitor.

Tiempo (s) Voltaje Corriente

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tabla 5.2: Desarga del apaitor.

Firma del Instrutor

PRCTICA 6

CAMPO MAGNTICO

Objetivos generales

1. Estudiar omo varia el efeto magntio de un imn sobre un uerpo, uando al primer imn se le

aade otro.

2. Ver la forma que tienen las lneas del ampo magntio de los imanes, on ayuda de limaduras de

hierro, on un imn y el sensor del ampo magntio.

3. Veriar la forma de las lneas de ampo magntio en la superie de la tierra

4. Entender mo surge el magnetismo.


Un imn es un material apaz de produir un ampo magntio exterior y atraer el hierro (tambin puede

atraer al obalto y al nquel). Los imanes que maniestan sus propiedades de forma permanente pueden ser

naturales, omo la magnetita (Fe3O4) o artiiales, obtenidos a partir de aleaiones de diferentes metales.

Podemos deir que un imn permanente es aquel que onserva el magnetismo despus de haber sido imantado.

Un imn temporal no onserva su magnetismo tras haber sido imantado. En un imn la apaidad de atra

in

es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse

segn los polos geogros de la Tierra, que es un giganteso imn natural. La regin del espaio donde se

pone de maniesto la a

in de un imn se llama ampo magntio. Este ampo se representa mediante lneas

de fuerza, que son unas lneas imaginarias, erradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imn

y en sentido ontrario en el interior de ste; se representa on la letra B. Cuando una partula argada se

mueve a travs de un ampo magntio B, se ejere una fuerza F dado por el produto ruz:

F = qv

B

Donde q es la arga eltria de la partula,

v es el vetor veloidad de a partula yB es el ampo magntio.

Debido a que esto es un produto ruz, la fuerza es perpendiular al movimiento de la partula y al ampo

magntio.

LNEAS DE CAMPO MAGNTICO:

Del mismo modo que el ampo eltrio E puede representarse mediante lneas de ampo eltrio,

tambin el ampo magntio B puede ser representado mediante lneas de ampo magntio. En ambos

asos, la dire

in del ampo viene indiada por la dire

in de las lneas de ampo, y la magnitud del ampo

por su densidad. Existen, sin embargo, dos importantes diferenias entre lneas del ampo eltrio y lneas

de ampo magntio:

1. Las lneas de ampo eltrio poseen la dire

in de la fuerza eltria sobre la arga positiva, mientras

que las lneas de ampo magntio son perpendiulares a la fuerza magntia sobre una arga mvil.

2. Las lneas de ampo eltrio omienzan en las argas positivas y terminan en las argas negativas; las

lneas de ampo magntio forman iruitos errados. Con los polos magntios aislados aparentemente

no existen, no hay puntos en el espaio donde las lneas de ampo magntio omienen o terminen.

En la primera gura, vemos las lneas de ampo magntio dentro y fuera de una barra magntia. Las lneas

emergeran del polo norte y entraran en el polo sur, pero areen de prinipio y n. En su lugar forman

iruitos errados.

33

34 Prtia 6

Figura 6.1: Campo magntio


1. Consulte y desriba on sus propias palabras que es un ampo magntio. Menione las semejanzas y

diferenias entre ampo eltrio y ampo magntio.

2. Consulte y desriba on sus propias palabras porque la Tierra tiene ampo magntio.

3. Dibuje las lneas equipoteniales de un imn.

4. De la pregunta anterior menione En dnde existe mayor ampo magntio? Razone y explique su

respuesta

5. Consulte y desriba on sus propias palabras omo se pueden determinar los polos en un imn.

6. Consulte que materiales son magnetizantes y uales no lo son.


6.2.1 Materiales

Imanes

Salpiadera on limaduras de hierro

Brjula de bolsillo

Varillas de alambre de hierro entallado

Papel milimetrado

Sensor de ampo magntio

Esfera terrestre

Tablas

Varillas de todo tipo de material

Montaje

Experimento 1

Preparar las varillas que indique el instrutor y oloar sobre la mesa en paralelo.

Experimento 2

Preparar el able entallado, y omprobar si es un material magnetizante en el ual uando se

enuentre magnetizado aerar otro material magnetizante.

Experimento 3

Coloar dos tablas sobre la mesa; en el medio de las dos tablas oloar los dos imanes a utilizar.

Experimento 4

CAMPO MAGNTICO 35

Coloar las tablas sobre la mesa; en el medio de estas oloar el imn. Quita la tapa de ierre

de la salpiadera, y pon la tapa on oriios. Pon una hoja de papel sobre las tablas. Pon

las limaduras de hierro sobre la hoja de papel milimetrado (Fig. 6.4). Nota: Despus del

experimento vuelve a ehar las limaduras en la salpiadera uidadosamente, sin derramar el

polvo (haiendo un doblez en la hoja de papel), y irrala bien.

Proedimiento

Experimento 1

Aerar el imn sobre los materiales antes puestos sobre la mesa y observe que materiales son

magnetizantes y uales no; anote sus observaiones en la hoja de datos.

Experimento 2

Despus de veriar que la varilla de hierro entallado es un material magnetizante frotar on

el imn de arriba haia abajo en un tiempo aproximado de 1 min; despus de lo onseguido

aerar ualquier material magnetizante y anotar lo observado (Fig 6.2).

Figura 6.2: Experimeto 2

Experimento 3.

Coloar los dos imanes en medio de las dos tablas y aerar suavemente los dos imanes entre

si hasta que se produza algn fenmeno fsio y anotar las observaiones en la hoja de datos.

Girar 180 grados a uno de los imanes y repita el experimento (Fig 6.3).

Figura 6.3: Experimento 3

Experimento 4.

Ya realizado el Montaje 4 (un imn debajo) y ya salpiado las limaduras de hierro golpear la

mesa suavemente hasta que se vaya formando el ampo magntio generado por el o los imanes

dependiendo de la ongurain (Fig. 6.4).

Dibujar en una hoja de papel milimetrado el ampo magntio generado luego sobre las lneas

dibujadas oloar 20 puntos aleatorios.

Coloar el sensor de ampo magntio sobre los 20 puntos que se olo en la hoja de papel

milimetrado y medir el ampo magntio prourado oloar el sensor tangenialmente al ampo

que se forma on las limaduras de hierro.

Coloar debajo de las tablas dos imanes en ongurain serie y repetir los inisos anteriores.

Coloar debajo de las tablas dos imanes en ongurain paralelo y repetir los inisos anteriores.

36 Prtia 6

Figura 6.4: Experimento 4

6.3 Informe


1. Explique mo se puede obtener un ampo magntio y un ampo eletromagntio.

2. Qu fenmeno fsio existe en la magnetizain del alambre entallado? Explique.

3. Explique detalladamente el fenmeno fsio que se observ en el experimento 3.

4. Desribir la trayetoria de las lneas de ampo que fueron observadas en la disposiin de las limaduras

de hierro para las onguraiones realizadas en la prtia (1 solo imn, serie, paralelo).

5. Comparar la intensidad de la a

in magntia de la ongurain de un solo imn on las otras

onguraiones (serie-paralelo). Analie y menione sus omentarios al respeto.

6. Menione las diferenias que existen entre las formas obtenidas on las limaduras de hierro de las

diferentes onguraiones realizadas en la prtia (1 solo imn, serie, paralelo).


6.3.2 Conlusiones


6.3.3 Bibliografa

CAMPO MAGNTICO 37

6.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: CAMPO MAGNTICO

Nombre: Feha:

Experimento 1

Observaiones:

Experimento 2

Observaiones:

Experimento 3

Coloque on una eha el sentido que se mueven los imanes y poner su polaridad:

Observaiones:

Experimento 4

Hoja de papel milimetrado.

Firma del Instrutor

PRCTICA 7

LEY DE BIOT-SAVART

Objetivos generales

1. Entender y omprobar la ley de Biot-Savart.

2. Corroborar los resultados terios y experimentales para el ampo magntio generado por un indu-

tor.


Esta ley enunia que uando una orriente irula por un ondutor liforme, ada elemento de longitud

genera un ampo magntio elemental, el ual es proporional a la intensidad de orriente que irula por el

ondutor y al produto vetorial entre el elemento de longitud y el vetor posiin en el ual se va a analizar

el valor del ampo magntio (E. 7.1).

d ~B Id~s r (7.1)

donde I es la orriente que irula por el elemento de longitud d~s y r es el unitario del vetor posiin del

punto a ser analizado.

Figura 7.1: Ley de Biot-Savart.


1. Consulte y haga un resumen que ample la teora de la ley de Biot-Savart. (mnimo 1/2 pgina).

2. Consulte la expresin general para enontrar el ampo magntio en un indutor en funin de la

posiin en la que se va a alular.

3. Expliar que es una bobina de Helmhotz y ul es su ventaja para la generain de ampos magntios.

4. Consulte y explique on sus propias palabras qu ondiiones se neesitan para que exista ampo

magntio.

5. Menione algunas apliaiones de la Ley de Biot-Savart.

39

40 Prtia 7


7.2.1 Materiales

Bano estativo

Regla graduada

Nuez doble

Pinza universal

Pie estativo

Multmetro digital

Bobinas

Fuente de alimentain

Teslmetro

Sensor de ampo magntio

Cables de onexin

Montaje

1. Medir los parmetros que araterizan al indutor, es deir: el nmero de espiras, la longitud y el

radio.

2. Armar el arreglo experimental omo se muestra en la Figura 7.2.

Figura 7.2: Esquema de la prtia Ley de Biot-Savart.

Preauiones

Tomar en uenta que los valores de orriente no sobrepasen el valor mximo de orriente proporionadopor el fabriante del indutor.

Sele

ionar una esala adeuada en el teslmetro.

Proedimiento

1. Medir el valor de ampo magntio en el iniio de la bobina (x=0), y anotar este valor en la Hoja de

Datos.

2. Variar la posiin del sensor de ampo magntio y medir el valor de ampo en pasos de 5 entmetros

hasta los 40 entmetros, y anotar estos valores en las Tablas 7.1,7.3,7.5.

LEY DE BIOT-SAVART 41

3. Coloar el sensor de ampo magntio jo en el entro del indutor.

4. Variar la orriente en la fuente en pasos de 0.1 Amperios desde 0 hasta 1 [A y anotar los valores de

ampo para ada valor de orriente en las Tablas 7.2,7.4,7.6.

5. Elegir un indutor on diferentes parmetros y repetir los pasos anteriores. Realizar este proedimiento

on 3 indutores.

7.3 Informe


1. A partir de la expresin del ampo magntio para un indutor, enontrar los valores terios del am-

po magntio, a su vez enontrar el error (%) y realizar una tabla omparativa del mismo omentando

el error ometido.

2. Graar los valores de ampo magntio versus orriente.

3. Realizar un ajuste lineal y enontrar el valor de la pendiente.

4. A partir del valor enontrado para la pendiente, enontrar el valor de 0.

5. Es el valor del ampo magntio en el entro del indutor proporional al nmero de espiras? Argu-

mente su respuesta.

6. Si en la segunda parte se hubiera medido el ampo en otro punto distinto del entro de la bobina,

Sera el ampo tambin proporional a la intensidad? Justique la respuesta.

7. Si se pide disear una bobina en uyo interior el ampo sea exatamente de 1T, qu araterstias

le dara? Podra generar on ella ampos distintos de 1T?

8. En la literatura se arma que el ampo magntio en el interior de una bobina es uniforme. Es ierta

esta armain basndose en los resultados obtenidos en la primera parte de la atividad experimental.

Qu araterstias geomtrias debe poseer la bobina para que esta armain se ajuste mejor a la

realidad?


7.3.2 Conlusiones


7.3.3 Bibliografa

42 Prtia 7

7.4 HOJA DE DATOS

PRCTICA: LEY DE BIOT SAVART

Nombre: Feha:

Indutania: N

de espiras: I

max

:

X (m) B (mT)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Tabla 7.1: Primera parte.

(Bobina 1)

I (A) B (mT)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Tabla 7.2: Segunda parte.

(Bobina 1)

Indutania: N

de espiras: I

max

:

X (m) B (mT)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


(Bobina 2)

I (A) B (mT)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0


(Bobina 2)

Firma del Instrutor

LEY DE BIOT-SAVART 43

PRCTICA: LEY DE BIOT SAVART

Nombre: Feha:

Indutania: N

de espiras: I

max

:

X (m) B (mT)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


(Bobina 3)

I (A) B (mT)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0


(Bobina 3)

Firma del Instrutor

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LNEAS EQUIPOTENCIALESTrabajo preparatorioGua de laboratorioInformeHOJA DE DATOS

RELACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTETrabajo preparatorioGua de laboratorioInformeHOJA DE DATOS

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CAMPO MAGNTICOTrabajo preparatorioGua de laboratorioInformeHOJA DE DATOS

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