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Orientación Universidad
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Reporte de practica 2, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

Es un reporte de la práctica.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2019/2020

Subido el 13/02/2020

diana9888
diana9888 🇬🇹

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Laboratorio 2: Superficies Equipotenciales*
Maria Andrea,Duarte Sáenz, 201503484,1, ** Diana Carolina, Lizama Marin,
201709213,1, *** and Carmen Margarita, Echeverría Salazar, 2017004511, ****
1Facultad de Ingeniería, Departamento de Física, Universidad de San Carlos,
Edificio T1, Ciudad Universitaria, Zona 12, Guatemala.
En la práctica 2 se estudió las superficies equipotenciales generadas por cargas eléctricas tanto
puntuales como de materiales cargados, para ello se llevó a cabo tres escenarios en un equipo
para determinar potenciales eléctricos, consistiendo en dos cargas puntuales, dos cargas distribuidas
con dos placas metálicas, y dos cargas distribuidas con una roldana metálica. Se dibujaron los
bosquejos a través de un papel conductor en una supercie colocando papel pasante sobre él y debajo
papel mantequilla. Para cada escenario se trazaron las supercies equipotenciales que estos materiales
generaban, marcando puntos donde el potencial era el mismo y uniendo con una línea los puntos
para observar la forma de las supercies equipotenciales. Se determinó midiendo el potencial de la
supercie de una roldana con un multímetro que esta es una supercie equipotencial.
I. OBJETIVOS
A. Generales
Analizar el comportamiento de diferentes superfi-
cies equipotenciales.
B. Específicos
* Trazar superficies equipotenciales con dos cargas
puntuales.
* Trazar superficies equipotenciales con placas metá-
licas en los extremos.
* Determiar si una roldana es una superficie equip o-
tencial.
II. MARCO TEÓRICO
A. Conceptos Básicos
1. Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico en un punto del espacio es una
magnitud escalar que nos permite obtener una medida
del campo eléctrico en dicho punto a través de la energía
potencial electrostática que adquiriría una carga si estu-
viera en ese punto. El potencial eléctrico creado por una
carga que en un punto se define como:
4V=VBVA=WAB
q(1)
*Laboratorios de Física
** e-mail: andreadsaenz95@gmail.com
*** e-mail: dianaliza9888@gmail.com
**** e-mail: margarita37carmen@gmail.com
2. Superficie Equipotencial
Una superficie equipotencial es aquella donde la
medida del potencial eléctrico es la misma, es decir que
la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera
de la superficie es cero. Así si desplazamos una carga
a lo largo de una superficie equipotencial el trabajo
realizado es cero, en consecuencia, si el trabajo reali-
zado es cero, la fuerza y el desplazamiento deben ser
perpendiculares, y dado que el vector de la fuerza tiene
siempre la misma dirección que el campo eléctrico, y
que el vector desplazamiento es siempre tangente a la
superficie equipotencial entonces en consecuencia el el
campo también debe ser perpendicular a la superficie
equipotencial.
Ecuación de fuerza eléctrica
~
F=q~
E(2)
Figura 2.1: El campo eléctrico siempre es perpendicular
a las superficies equipotenciales. Fuente: Manual de
Física 2 pág. 12
Para una distribución de dos cargas iguales pero con
diferente signo se obtiene superficies equipotenciales y de
campo eléctrico como se muestra a continuación:
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Laboratorio 2: Superficies Equipotenciales*

Maria Andrea,Duarte Sáenz, 201503484,1, **^ Diana Carolina, Lizama Marin, 201709213,1, ***^ and Carmen Margarita, Echeverría Salazar, 2017004511, **** (^1) Facultad de Ingeniería, Departamento de Física, Universidad de San Carlos, Edificio T1, Ciudad Universitaria, Zona 12, Guatemala.

En la práctica 2 se estudió las superficies equipotenciales generadas por cargas eléctricas tanto puntuales como de materiales cargados, para ello se llevó a cabo tres escenarios en un equipo para determinar potenciales eléctricos, consistiendo en dos cargas puntuales, dos cargas distribuidas con dos placas metálicas, y dos cargas distribuidas con una roldana metálica. Se dibujaron los bosquejos a través de un papel conductor en una supercie colocando papel pasante sobre él y debajo papel mantequilla. Para cada escenario se trazaron las supercies equipotenciales que estos materiales generaban, marcando puntos donde el potencial era el mismo y uniendo con una línea los puntos para observar la forma de las supercies equipotenciales. Se determinó midiendo el potencial de la supercie de una roldana con un multímetro que esta es una supercie equipotencial.

I. OBJETIVOS

A. Generales

  • Analizar el comportamiento de diferentes superfi- cies equipotenciales.

B. Específicos

  • Trazar superficies equipotenciales con dos cargas puntuales.

  • Trazar superficies equipotenciales con placas metá- licas en los extremos.

  • Determiar si una roldana es una superficie equipo- tencial.

II. MARCO TEÓRICO

A. Conceptos Básicos

  1. Potencial Eléctrico

El potencial eléctrico en un punto del espacio es una magnitud escalar que nos permite obtener una medida del campo eléctrico en dicho punto a través de la energía potencial electrostática que adquiriría una carga si estu- viera en ese punto. El potencial eléctrico creado por una carga que en un punto se define como:

4 V = VB − VA =

WAB

q

  • (^) Laboratorios de Física ** (^) e-mail: andreadsaenz95@gmail.com *** (^) e-mail: dianaliza9888@gmail.com **** (^) e-mail: margarita37carmen@gmail.com
  1. Superficie Equipotencial

Una superficie equipotencial es aquella donde la medida del potencial eléctrico es la misma, es decir que la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de la superficie es cero. Así si desplazamos una carga a lo largo de una superficie equipotencial el trabajo realizado es cero, en consecuencia, si el trabajo reali- zado es cero, la fuerza y el desplazamiento deben ser perpendiculares, y dado que el vector de la fuerza tiene siempre la misma dirección que el campo eléctrico, y que el vector desplazamiento es siempre tangente a la superficie equipotencial entonces en consecuencia el el campo también debe ser perpendicular a la superficie equipotencial.

Ecuación de fuerza eléctrica

F^ ~ = q E~ (2)

Figura 2.1: El campo eléctrico siempre es perpendicular a las superficies equipotenciales. Fuente: Manual de Física 2 pág. 12 Para una distribución de dos cargas iguales pero con diferente signo se obtiene superficies equipotenciales y de campo eléctrico como se muestra a continuación:

Figura 2.1: El campo eléctrico siempre es perpendicular a las superficies equipotenciales. Fuente: Manual de Física 2 pág. 12

Incerteza de Multimetro

± (1 % + 5) (3)

III. DISEÑO EXPERIMENTAL

Para determinar los puntos de las superficies concéntri- cas de una carga eléctrica se utiliza un equipo consistien- do de un tablero especial que permite el flujo de corriente eléctrica por medio de un papel conductor sobre el table- ro, con el fin de establecer un voltaje específico sobre los conductores del tablero para para poder identificar en que puntos del papel conductor el potencial eléctrico y así marcar sobre papel los sectores donde existe una superficie equipotencial.

A. Materiales

  • Una Extensión.

  • Una Fuente de alimentación DC (corriente del la- boratorio).

  • Un tablero plástico para corrientes.

  • Dos alambres tipo banana-banana.

  • Un multímetro digital.

  • Una roldana metálica.

  • Dos placas metálicas.

  • Papel conductor.

  • Papel mantequilla.

  • Papel carbón.

B. Magnitudes físicas a medir

  • Potencial eléctrico (volts) en el papel conductor con magnitudes de 1V a 5.5V.

  • Potencial eléctrico de la superficie equipontencial de la roldana.

C. Procedimiento

  1. Se conectó la fuente de alimentacion DC.
  2. Se monto el equipo, colocando en el tablero en el orden de: papel mantequilla, papel carbón y por encima el papel conductor.
  3. Sobre los electrodos se colocó la diferencia de po- tencial de la fuente de unos 6 V.
  4. Las puntas sobre el tablero simularon dos cargas postivas y negativas a continuacion se tomó el mul- tímetro y se seleccionó con la perilla medir 20 V .
  5. Se tocó con la punta positiva suavemente tratando de no romper el papel.
  6. Se buscó de cinco a seis puntos, una vez encontra- dos se hizo una leve presión sin romper el papel conductor.
  7. Se repitió el paso anterior para una lectura de 1V, 2V, 3V, 4V, 4.5V y 5V.
  8. Se extrajo el papel mantequilla donde se trazo so- bre los puntos hallados para formar las superficies equipotenciales.
  9. Se colocaron las dos placas metálicas sobre el pa- pel conductor, cada una en la conexión positiva y negativa correspondientemente.
  10. Se repitió el mismo proceso de medidas aplicado al papel conductor.
  11. Se colocó en medio del tablero la roldana metálica.
  12. Se realizó el mismo procedimiento para 5 cargas puntuales.

IV. RESULTADOS

A. Gráfica No. 1- Supercies equipotenciales trazadas con las cargas puntuales.

La figura No. 1 muestra las supercies equipotenciales que se formaron con las dos cargas puntuales buscando potenciales de 1 V, 2 V, 3 V, 4 V Y 4.5 V.

una superficie equipotencial ya que pudo haber una falla en el multímetro o el uso erróneo de este para la determinación del potencial que causó la diferencia por lo tanto la diferencia de potencial no es exactamente 0.

VI. CONCLUSIONES

  1. Las superficies equipotenciales obtenidas a partir de los trazos realizados en la práctica, son aprecia- bles conforme a todo su comportamiento teórico.
  2. La roldana es una supercie equipotencial, debido a que en toda su supercie el potencial eléctrico resultó ser de aproximadamente 0.03 ± 5 V y en el centro 3 ± 5 V.
  3. Las mediciones del voltímetro mostraron superfi- cies equipotenciales que tomaban formas circulares, ovaladas o rectas, dependiendo del punto que fuera medido.
  4. El potencial eléctrico obtenía un comportamiento de onda, tomando la onda la forma del punto o placa de donde surgiera el campo eléctrico.

VII. ANEXOS

A. Hoja de datos originales

Fuente: elaboración propia.

Muestra de Cálculo

Fuente: elaboración propia.

[1] Haley, S.(Feb. 1983).The Thévenin Circuit Theorem and Its Generalization to Linear Algebraic Systems. Educa- tion, IEEE Transactions on, vol.26, no.1, pp.34- [2] Ing. Walter Alvarez. Coordinador de Laboratorio de Físi-

ca.Manual de Laboratorio de física 2. Guatemala: Facultad de Ingenieria, USAC. [3] Sears y Zemansky Física Universitaria Volumen 2, 13ava EdiciónPearson.