Practica 3 - fisica

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UNIVERSIDAD DE SONORA
DEPTO: CIENCIAS QUÍMICO BIOLÓGICAS.
LIC: QUÍMICO BIÓLOGO CLÍNICO
LABORATORIO DE FISICA 2
“PRÁCTICA #3 Superficies equipotenciales”
Equipo:
Quezada Avila Anasazi
Ortega López Thelma Patricia
González Corral Daniela
Botello Ochoa Alejandra Xtabay
Arias Bacame Joel Enrique
06 de Septiembre de 2022
I. Objetivo.
1. Investigar cómo son las líneas equipotenciales para las siguientes configuraciones:
1) Dos discos con cargas de distinto signo (dipolo).
a) Las líneas equipotenciales toman forma radial y son perpendiculares al
campo eléctrico. El campo eléctrico toma forma radial y es perpendicular a
los discos y a las líneas equipotenciales.
2) Dos barras paralelas con cargas de distinto signo.
a) Las líneas equipotenciales: son paralelas a las barras cargadas y
perpendiculares al campo eléctrico. El campo eléctrico: es perpendicular a
las barras cargadas y a las líneas equipotenciales.
3) Un disco y una barra con distinto signo.
a) Las líneas equipotenciales: perpendiculares al campo eléctrico y entre más
pegadas estén a la barra son paralelas a esta, pero, entre más pegadas estén al
disco tomarán una forma radial. El campo eléctrico: siempre es
perpendicular al disco y a la barra, por lo tanto en el disco tomará una forma
radial.
2. Graficar las líneas de campo eléctrico a partir de las líneas equipotenciales obtenidas
en el objetivo
previo.
II. Material.
1. Una mesa para mapeo de superficies equipotenciales.
2. Una fuente de voltaje directo (CD) de 0-10 volts.
3. Cuatro cables para conexión.
4. Un voltímetro.
5. Cuatro hojas de papel semiconductor tamaño carta.
6. Una pluma con pintura de plata.
7. Un bicolor(rojo-azul). Éstos deberán llevar los equipos.
III. Procedimiento.
Nota: Todas las observaciones y mediciones que realice sobre los fenómenos
estudiados, anótalas en las hojas que se anexan en la sección llamada Bitácora.
Primer objetivo: Superficies equipotenciales.
Cada miembro del equipo deberá dibujar una figura geométrica de las indicadas en los
objetivos y encontrar para ella las superficies equipotenciales correspondientes. Es
pertinente aclarar que en realidad se encontrarán líneas equipotenciales debido a que el
aparato con el que se trabaja en este experimento proporciona puntos equipotenciales que se
hallan en un plano, los que al ser unidos dan como resultado una línea.
Dos discos.
1. En el papel semiconductor dibuje dos discos (círculos rellenos de tinta), usando la
plantilla y el marcador con pintura de plata. Haga los dibujos de tal modo que ambos discos
queden en los lados opuestos de la hoja semiconductora y centrados, tal como se indica en la
figura 1. Tenga el cuidado de no tocar la figura y que la tinta no se escurra por debajo de la
plantilla.
2. Una vez dibujados los discos, sujete la hoja en la mesa de mapeo con cinta
adhesiva y espere aproximadamente un minuto para que seque la pintura.
3. Clave una tachuela en el centro de cada una de las figuras para establecer el
contacto eléctrico con las mismas.
4. Conecte la fuente de voltaje de DC a las tachuelas clavadas en las figuras,
cerciorándose de que la fuente de voltaje esté apagada y en cero volts.
5. Conecte el multímetro en el modo de medidor de voltaje de CD, en el rango de 0-20
volts, con la terminal denominada común al negativo de la fuente de voltaje y la terminal
positiva del medidor, se usará para buscar los puntos que se encuentran al mismo potencial.
Es decir que dicha terminal será la parte que detecte los potenciales en la hoja
semiconductora, como se indica en la figura 2.
6. Bajo las condiciones anteriores, encienda la fuente y con la perilla suba el voltaje
hasta 10 volts.
Para llevar a cabo tal ajuste de voltaje, no use la carátula de la fuente, sino el voltímetro que
es más exacto. Marque con el signo más (+) la figura que fue conectada al polo positivo de la
fuente y la otra figura con el signo menos (-).
7. Con la punta detectora del medidor, toque la hoja semiconductora y busque el primer
punto que se encuentre al potencial de 1 volt. Para hallarlo observe constantemente los
valores que marca la carátula del medidor.
8. Una vez localizado ese primer punto, busque en la hoja semiconductora entre 10 y
15 puntos que se encuentren al mismo potencial (1 volt), los cuales determinarán al ser
unidos, una línea equipotencial.
Use el procedimiento descrito en el paso anterior, para encontrarlos. Una vez que los haya
localizado, etiqueta la serie de puntos equipotenciales con el voltaje que les corresponde para
que no se confundan con otros puntos distintos.
9. Repita los pasos 7 y 8 para hallar la línea equipotencial correspondiente a 2 volts.
10. Repita el procedimiento del paso 7 y 8 para hallar las líneas
equipotenciales correspondientes a 3,
4, 5, 6, 7, 8 y 9 volts.
Dos barras paralelas con cargas de distinto signo.
1. En otra hoja de papel semiconductor dibuje dos barras paralelas en los lados opuestos
de la hoja y centradas, tal como se indica en la figura 3.
2. Repita los pasos del 2 al 10, que se indican para el caso de los discos
Un disco y una barra con distinto signo.
1. En otra hoja de papel semiconductor dibuje una barra y un disco en los lados
opuestos de la hoja y
centradas, tal como se indica en la figura 4.
2. Enseguida repita el procedimiento indicado para los dos discos de los pasos 2 al 10.
Opcionales. Nota: Si el maestro o el alumno seleccionan alguna configuración distinta a las
indicadas anteriormente, para llevar a cabo la búsqueda de los puntos equipotenciales, repita
el procedimiento indicado para los otros casos estudiados.
Segundo objetivo:
Líneas de campo eléctrico. Dado que se trabajará con las líneas equipotenciales obtenidas
en el primer
objetivo, pásese directamente a Resultados en donde se indicará cómo obtener las líneas de
campo
eléctrico.
IV. Resultados.
Primero y segundo objetivo.
1. Con los puntos equipotenciales obtenidos para cada figura, trace las líneas
equipotenciales uniendo
suavemente con un color rojo los puntos que se encuentran al mismo potencial, como por
ejemplo
todos los que estén a 1 volt y así sucesivamente para las demás series de
puntos. No una puntos que se hallen a distinto potencial.
2. Una vez que haya obtenido los patrones de líneas equipotenciales para cada
caso, encuentre las líneas de campo eléctrico, del siguiente modo:
- Seleccione una configuración con su correspondiente patrón de líneas equipotenciales.
- Localice primero la figura marcada positivamente.
- Con el color azul trace suavemente las líneas de campo de tal forma que sean
perpendiculares a cada una de las líneas equipotenciales de la configuración estudiada,
iniciando en la figura marcada con signo más y terminando en la marcada con signo menos.
Recuerde que siempre ambas líneas (equipotenciales y de campo) deben ser
perpendiculares entre sí en cada punto.
- Trace entre 10 y 15 líneas de campo siguiendo el procedimiento antes indicado.
Para cada configuración encuentre las líneas de campo del mismo modo.
3. En las siguientes páginas en blanco pegue las hojas semiconductoras conteniendo las
líneas equipotenciales y las líneas de campo para cada configuración estudiada.
V. Conclusiones y Preguntas.
1. Para cada configuración indique cuáles son las principales características de las
líneas equipotenciales y las líneas de campo.
A. Dos discos.
a. Las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a las superficies
equipotenciales y van dirigidas hacia donde el potencial disminuye.
El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie
equipotenciales es nulo. Las líneas de campo son atraídas por dos cargas de
distinto signo, las líneas parten de las cargas positivas y entran en las cargas
negativas, de ahí que a las cargas positivas se les denomina fuentes del campo
y a las negativas sumadores.
B. Dos barras paralelas.
a. En las placas conductoras como las de los condensadores, las líneas del campo
eléctrico son perpendiculares a las placas y las líneas equipotenciales son
paralelas a las placas. En las líneasde campo se puede notar que son paralelas,
lo que indica que el campo es uniforme (constante).
C. Un disco y una barra.
a. Se observa que se divide una mitad con las características de las líneas
equipotenciales y líneas de campo como la de dos discos y la otra mitad con
las características de dos barras paralelas. Al tener dos configuraciones
distintas estas van a crear las líneas de cargas que les correspondan hasta que
la carga llegue hasta donde el potencial disminuya.
2.- ¿Cómo es el potencial eléctrico en el interior y en la superficie de un conductor
cargado y aislado en condiciones electrostáticas?
Cada punto sobre la superficie de un conductor cargado en equilibrio tiene el mismo
potencial eléctrico “La superficie en cualquier conductor con carga en equilibrio
electrostático es una superficie equipotencial. Ya que el campo eléctrico es igual a cero en el
interior del conductor, el potencial eléctrico en cualquier punto en el interior y en la
superficie es equivalente a su valor”. Como el campo eléctrico es igual a la velocidad de
cambio del potencial, esto implica que el voltaje en el interior de un conductor en equilibrio
está restringido a ser constante y con el calor que alcanza en la superficie del conductor.
3. ¿Cómo es el campo eléctrico en el interior y en la superficie de un conductor
cargado y aislado en condiciones electrostáticas? Dibuja las líneas de campo para el
conductor que se indica en la figura, tanto en su interior y como en su superficie
El campo eléctrico en el interior de un conductor y aislado en condiciones
electrostáticas es nulo, y en los puntos de su superficie es normal (perpendicular) a la
superficie en cada punto, y las líneas de fuerza se alejan de la superficie, si está cargado
positivamente, o se dirigen hacia la superficie si está cargado negativamente.
En ese caso, las líneas de fuerza, a partir de la superficie, tienen dirección radial, alejándose
de la superficie esférica. En el interior el campo es nulo, y por tanto, no hay líneas de fuerza.
Conclusión:
Gracias a esta práctica se logra conocer las líneas equipotenciales para las variadas
configuraciones y de la misma manera identificar las características que estas adquieren, las
líneas equipotenciales suelen contar con la misma forma que los electrodos, para los
electrodos que tienen forma de barra, las líneas equipotenciales tienden a ser paralelas a esta,
para electrodos en forma de circuito o punto las líneas tienden a ser concéntricas con un radio
mayor, por otro lado en todo punto de una superficie equipotencial el vector campo es
perpendicular a la misma.
Referencia:
● Videos:
○ https://www.youtube.com/watch?v=daA89ECzx58
○ https://www.youtube.com/watch?v=bBlkMJNb5w8
○ https://www.youtube.com/watch?v=0pd36g81agk
● Teresa Martín Blas y Ana Serrano Fernández. (-). Potencial eléctrico. Superficies
equipotenciales. 26/febrero/2022, de Universidad Politécnica de Madrid (UPM) -
España. Sitio
web: https://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/potencial.html
https://www.youtube.com/watch?v=daA89ECzx58
https://www.youtube.com/watch?v=bBlkMJNb5w8
https://www.youtube.com/watch?v=0pd36g81agk
https://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/potencial.html