246911025-Practica-3-Lab-Electricidad-y-Magnetismo

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Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores
Plantel Aragón
INGENIERIA ELECTRICA
CLASE “ELECRTRICIDAD Y MAGNETSIMO”
TRABAJO
TEMA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
GRUPO:8510
NOMBRE DEL PROFESOR: RODOLFO ZARAGOZA BUCHAIN
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
FECHA DE ENTREGA: NOVIEMBRE DEL 2022
Efectos de la fuerza en un campo eléctrico
Objetivos
· Medir la fuerza F entre las placas cargadas como una función de la tensión U a una distancia d constante entre las placas.
· Determinar la permitividad del espacio libre. 
· Medir la fuerza F entre la placas cargadas a una proporción constante entre la tensión U y la distancia d.
Principios
Un voltaje U aplicado a un condensador de placas da lugar a un campo eléctrico homogéneo 
E= 
d: distancia entre las placas. 
Este campo es generado por las cargas Q y - Q en las placas del condensador. Por otro lado, el campo ejerce una fuerza sobre las cargas. Sin embargo, cuanto más penetra el campo en la placa, más se atenúa. En la superficie de las placas la fuerza del campo es E, pero por dentro es cero. En promedio, sólo la mitad de la intensidad de campo E / 2 actúa sobre los cargas. Por lo tanto, las placas se atraen entre sí con la fuerza
F= - 
La carga Q en las placas es 
 
 = 8.85 : permitividad del espacio libre.
A: Área de las placas
Por lo tanto, de (I) y (II) sigue,
 
F, A, D y U son magnitudes directamente medibles. La ecuación (IV) puede, por tanto, ser considerada como la ecuación de determinación de la permitividad del espacio libre. Este es el principio de equilibrio de voltaje de Kirchhoff, la configuración de los cuales es el objeto del presente experimento. La proporcionalidad
 
que está indicada por la ecuación (IV), será confirmada experimentalmente.
Equipo
· 
· Accesorios electrostáticos para el equilibrio de corriente
· Soporte verticalmente ajustable
· Newton metro
· Sensor de fuerza
· Soporte para antenas conductoras
· Cable de conexión de 6 polos, 1.5 m de largo
· Fuente de alimentación de alto voltaje 10 kV 
· Cable de alto voltaje, 1 m 
· Varilla de soporte, 47 cm 
· Base de soporte en forma de V, 20 cm.
· Multisujetador Leybold
· Cables de conexión 
Procedimiento
Notas: La medida es susceptible de tener un impacto a través de las interferencias de las proximidades, porque las fuerzas que se medirán son muy pequeñas: Evite las vibraciones, brisas y variaciones en la temperatura. 
El newton metro debe calentarse por lo menos 30 minutos antes de iniciar el experimento: estando conectado el sensor de fuerza, encienda el newton metro en el interruptor principal en la parte posterior del instrumento.
a) La fuerza F como una función del voltaje U.
1. Haga compensación cero al presionar el botón COMPENSACIÓN del newton metro a ESTABLECER. 
2. Encienda la fuente de alimentación de alto voltaje, y ajuste el voltaje de salida U= 2 kV. 
3. Lea la fuerza F del Newton metro y regístrelo.
4. Aumente la alta tensión en pasos de 0.5 kV hasta 5 kV. En cada caso, lea la fuerza F y regístrela junto con el voltaje U. 
b) La fuerza F en una proporción constante entre el voltaje U y la distancia d entre las placas:
1. Ajuste el voltaje de nuevo a cero, y haga la compensación del newton metro una vez más. 
2. Establezca el alto voltaje a U= 5 kV y lea la fuerza F del Newton metro. 
3. Ajuste el alto voltaje a U= 4 kV, y reduzca la distancia d entre las placas a 16 mm; asegúrese de que las placas del condensador y el anillo de selección no se toquen. Lea la fuerza F del newton metro y regístrela junto con los valores de U, y d. 
4. Repita la operación en U = 3 kV, D = 12 mm y en U = 2 kV, d = 8 mm.
Mediciones
a) La fuerza F entre las placas cargadas como una función del voltaje U:
Radio de la placa de condensador: 15 cm
Tabla 1: La fuerza F entre las placas cargadas como una función del alto voltaje U (d=20mm)
	
	
	5.0
	-4.0
	4.5
	-3.2
	4.0
	-2.5
	3.5
	-2.0
	3.0
	-1.5
	2.5
	-1.0
	2.0
	-0.6
b) La fuerza F en una proporción constante entre el voltaje U y la distancia d entre las placas:
Tabla 2. La fuerza F entre las placas cargadas a una proporción constante E= U/d
	
	
	
	
	5.0
	20
	0.25
	-4.0
	4.0
	16
	0.25
	-4.0
	3.0
	12
	0.25
	-4.0
	2.0
	8
	0.25
	-4.0
Evaluación y resultados
a) La fuerza F como una función del voltaje U:
La figura 2 es un gráfico de los valores de medición de la Tabla 1. La curva dibujada en es una parábola con su máximo en el origen. Puede verse que la fuerza de atracción aumenta con el cuadrado del alto voltaje U, es decir,
 
En la figura 3 los valores de medición se representan en la forma linealizada . Los puntos de datos se encuentran muy cercanos en línea recta a través del origen.
Figura 2. La fuerza F entre las placas cargadas como una función del voltaje U a una distancia constante d= 20 mm entre las placas.
	U/kV
F/mN
Figura 3. Gráfica de los valores de medición de la figura 2 en la forma linealizada 
	U2/kV2
F/mN
Determinación de la permitividad del espacio libre :
De acuerdo con la ecuación (IV), la permitividad del espacio libre se puede determinar a partir de la pendiente
 
de la línea recta a través del origen en la figura 4
 
La distancia d entre las placas es de 20 mm
El área A se calcula con el radio r = 7.5 cm de la placa de condensador más pequeña, ya que se ha medido la fuerza F que actúa sobre esta placa: 
El resultado es: 
Valor expresado en la literatura: 
b) La fuerza F a una proporción constante entre el voltaje U y la distancia d entre las placas:
Los valores de medición de la Tabla 2 muestran que la fuerza F depende de la intensidad del campo eléctrico cuando el voltaje U y la distancia d entre las placas varían. La fuerza permanece constante mientras la intensidad del campo permanezca constante.
De 
 a distancia constante , y
 a voltaje constante.
Resultados
Una fuerza de atracción que depende cuadráticamente de la intensidad del campo eléctrico, actúa entre las placas cargadas de un condensador de placas.