lab fisica 2 l4
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3.
TEMAS DE CONSULTA:
Fuerza elctrica:
Entre dos o ms cargas aparece una fuerza denominada fuerza elctrica cuyo
mdulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras
que su signo depende de la naturaleza de cada carga.Las cargas del mismo signo se repelen entre s, mientras que las de distinto signo
se atraen.
La fuerza entre dos cargas se calcula como:
q1, q2 = Valor de las cargas 1 y 2
d = Distancia de separacin entre las cargasFe = Fuerza elctrica
La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto adems de determinar el mdulo
se deben determinar direccin y sentido.
Campo elctrico:
El campo elctrico existe cuando hay una carga que representa el vnculo entre
sta y otra carga al momento de determinar la interaccin entre ambas y las
fuerzas ejercidas. Tiene carcter vectorial (campo vectorial) y se representa por
medio de lneas de campo. Si la carga es positiva, el campo elctrico es radial y
saliente a dicha carga. Si es negativa es radial y entrante.
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Carga elctrica: La carga elctrica es una propiedad de los cuerpos. Cualquier
trozo de materia puede adquirir carga elctrica.
La electricidad esttica es una carga elctrica que se mantiene en estado
estacionario (en reposo) sobre un objeto, causada por la prdida o ganancia de
electrones.
Todo cuerpo se compone de tomos, cada uno de los cuales posee igual nmero
de electrones y protones.
Los electrones poseen una carga negativa, y los protones una carga positiva. Estas
cargas se contrarrestan unas a otras, para que el objeto resulte neutro (no
cargado).
1.- Carga positiva: Corresponde a la carga del protn.
2.- Carga negativa: Corresponde a la carga del electrn.
Las cargas elctricas no se crean al frotar un cuerpo, sino que se trasladan.
Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen.
Potencial elctrico:
La diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un campo elctrico es un valor escalar
que indica el trabajo que se debe realizar para mover una carga q0desde A hasta B.El
potencial es una medida que se suele usar de forma relativa (entre dos puntos) y por eso
se la llama diferencia de potencial. Tambin es posible definir al potencial absoluto en un
punto como el trabajo para mover una carga desde el infinito hasta ese punto.
Energa potencial elctrica:
La energa potencial elctrica de un sistema de cargas es el trabajo que hay que hacer para
formar un sistema de cargas trayndolas desde una distancia infinita. Suponemos que
todas las cargas estn en reposo cuando estn en el infinito, esto es, no tienen energa
cintica inicial.
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Lneas de campo:Son una ayuda para visualizar un campo electrosttico,
magntico o cualquier otro campo vectorial esttico. Esencialmente forman un
mapa del campo.
Propiedades de las lneas de campo:
La direccin del recorrido es el mismo que el del vector en cada punto.
Pueden ser cerradas, como en el campo magntico; o abiertas, como en el
campo gravitatorio.
No se pueden cortar. Si son salientes, el punto de donde proceden se llama fuente. Si son entrantes,
se llama sumidero.
Si el campo es uniforme, son rectas paralelas.
Cuando tienden a converger el campo es ms intenso.
Son perpendiculares a las superficies equipotenciales.
Superficies Equipotenciales:es el lugar geomtrico de los puntos de un campo
escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numrico de la funcin que
representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales puedencalcularse empleando la ecuacin de Poisson.
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4. RESUMEN TERICO
Efectos de una fuerza en un campo elctrico
Cuando se aplica una tensin V a un condensador de placas, este genera un campo
elctrico homogneo. El campo ejerce fuerza en las cargas, pero penetrando en l,
ms se debilita. En la superficie de las placas el campo es E, dentro es cero. En
promedio, solo la mitad del campo acta. A pequeas distancias d, la medicin de
resultados se cambia por una "imagen de la fuerza" causada por induccin mutua
electrosttica.
Gracias al desplazamiento de cargas, una carga q a una distancia d de una placa
metlica genera un exceso de carga de signo contrario en la superficie de la placa,
por lo tanto acta una fuerza atractiva.
Teniendo la formula
esta se puede ver como la indicada para
hallar el valor de la permitividad en el espacio libre 0, puesto que los dems
valores son directamente medibles. Este es bsicamente el principio con el que
trabaja la balanza de tensin de Kirchhoff, comprobando experimentalmente la
proporcionalidad
.
5. PROCEDIMIENTO:
5.1 Medicin de la fuerza entre las placas cargadas de un condensador de placas:
a) La fuerza F como funcin de la tensin V:
- Hacer la compensacin cero del
newtometro.
- Encienda la fuente de alimentacin de
alta tensin, y seleccione el voltaje deb) La fuerza F en relacin constante con
la tensin V y la distancia d entre las
placas:
- Ajuste la alta tensin a cero, y haga de
nuevo compensacin a cero del
newtometro.
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b) La fuerza F en relacin constante con la tensin V y la distancia d entre las
placas:
- Ajuste la alta tensin a V = 5kV y lea la fuerza F desde el newtometro.
- Ajuste la alta tensin a V = 4kV, y reduzca la distancia d entre las placas a 16mm;
asegrese de que las placas del condensador y el anillo cribado no se toquen.
- Lea la fuerza F del newtometro y regstrelo junto con los valores V, y d.
- Repita la medicin en V = 3kV, d = 12mm y en V = 2kV, d = 8mm.salida a V = 2kV.
Lea la fuerza F del instrumento de medicin y antela.
- Aumente la alta tensin en pasos de 0,5kV hasta 5kV. En cada caso, lea la fuerza F
y regstrela junto con la tensin V.
5.2
Medicin de la fuerza entre una esfera cargada y una placa de metal:
a) La fuerza F como una funcin de la distancia d:
- Hacer la compensacin cero del newtometro.
- Cargue la varilla de plstico por roce con el cuero.
- Cargue la esfera (a) por toque con la varilla de plstico.
- Lea la fuerza F y antela junto con la distancia d.
- Aumente la distancia d con el tornillo de ajuste de altura (c) en pasos de 2,5mm
hasta d = 45mm. En cada caso, lea la fuerza en el instrumento de medida de fuerza
y antelo junto con la distancia.
b) La fuerza F como una funcin de la carga Q:
- Ajuste la distancia d a 35mm.
- Hacer de nuevo la compensacin cero
del newtometro.
- Recargue la varilla de plstico por el roce
con la piel, y cargue la esfera (a)
tocndola con la varilla de plstico.
- Lea la fuerza del newtometro yregstrelo como F(Q).
- Reduzca a la mitad la carga tocando la
esfera (a) con la esfera (e), que tiene el
mismo tamao.
- Lea la fuerza de nuevo y regstrela como
F(Q/2).