Práctica 2

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Prácticas de Laboratorio de Física 2021 
 
Depto. De Ciencias Básicas 
 
TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO 
INSTITUTO TECNOLOGICO DE CELAYA 
 
ELECTROMAGNETISMO 
INGENIERIA MECATRONICA 
 
 
 
 
 
 
Hijos del Rayo 
Avanza hacia el Mañana 
 
Práctica No. 3 
GENERACIÓN DE CARGA ELÉCTRICA 
 
 
1. Camargo Luna Luis David Experimentador 2 
3. Guillén Rangel Raúl Andrés Líder/Experimentador 1 
2. Hernández Arellano Jesús Alejandro Reportero 
4. Meza Tamayo Fernando Secretario/Experimentador 3 
 
PROFESOR: Freddy Jiménez Rojas 
 
Celaya Gto. A 16 de Septiembre de 2021 
 
 
 
Prácticas de Laboratorio de Física 2021 
 
Depto. De Ciencias Básicas 
 
Resumen o abstract 
 
 En éste trabajo se abordan los resultados obtenidos de una simulación, en la cuál se trabajo con partículas 
cargadas en el espacio; por lo que trabajó tanto con ellas como con los vectores que generan al estar en el espacio. 
Además de ello, se trabajará con equipotencial virtual para poder determinar el potencial eléctrico que sufrirían los 
objetos al estar cerca del campo generado por las partículas, así como poder determinar manualmente el mismo 
mediante fórmulas ya descubiertas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prácticas de Laboratorio de Física 2021 
 
Depto. De Ciencias Básicas 
Práctica No. 1 
Generación de carga eléctrica 
 
OBJETIVOS 
• Observar, mediante experimentación virtual, como son las líneas de fuerza electrostática para 
diferentes configuraciones de cargas. 
• Determinar de manera experimental el potencial eléctrico y las líneas equipotenciales para 
diferentes configuraciones de cargas. 
 
 
FUNDAMENTO TEÓRICO 
 
La magnitud de la fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al 
producto de sus cargas e inversamente 11 proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. Se encuentra que la 
dirección de la fuerza se ejerce a lo largo de la recta que une las dos cargas, como se muestra. 
Matemáticamente, la ley de Coulomb se expresa como: 
 
Donde, Q1, Q2 : Cargas puntuales. 
r : Distancia de separación entre las cargas. 
Ur: Vector unitario en la dirección de la recta que une las cargas y en el sentido de la fuerza. 
K : Constante de proporcionalidad. 
Por el principio de superposición se tiene que la fuerza total electrostática sobre una carga debido a un sistema de 
N cargas puntuales se halla de la siguiente manera: 
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LINEAS DE FUERZA Una línea de fuerza indica la dirección de la fuerza que se ejerce sobre una carga de prueba 
positiva introducida en el campo. Si se suelta la carga, se mueve en la dirección de la línea de campo. El campo 
eléctrico se representa gráficamente por medio de líneas de fuerza. Que deben cumplir con lo siguiente: a) La 
tangente a una línea de fuerza en un punto cualquiera da la dirección de la intensidad del campo eléctrico en ese 
punto. b) Las líneas de fuerza se dibujan de manera que el número de ellas por unidad de área de sección transversal 
sea proporcional a la magnitud de la intensidad del campo eléctrico. 
 
La ley de cargas enuncia que las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de diferente signo 
se atraen; es decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signo (por ejemplo dos cargas 
positivas) son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas entre cargas de signos opuestos 
(una carga positiva y otra negativa), son de atracción. 
El átomo está constituido por protones con carga positiva (+), electrones con carga negativa (–) y 
neutrones, unidos por la fuerza atómica. 
La fuerza que ejercen las respectivas cargas de protones y electrones se representan gráficamente con 
líneas de fuerza electrostática, además de que la fuerza equivalente de : 
Dos esferas cargadas positivamente se repelen. Esta repulsión se debe a las fuerzas que actúan entre 
esferas y se representan mediante flechas, que son segmentos de recta dirigidas que se llaman 
vectores; de la misma manera dos esferas cargadas negativamente ejercen entre sí fuerzas de 
repulsión. En cambio, dos esferas cargadas, una de ellas negativamente y la otra positivamente ejercen 
entre sí fuerzas de atracción. 
 
 
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Hojas de trabajo 
 
 
CUESTIONARIO: 
 
 1.- EXPERIMENTO 1: Una carga puntual. 
Coloque una carga positiva en el espacio, puede ver como la carga perturba el medio 
generando vectores de campo eléctrico que se propagan hasta el infinito. Mueva la carga por 
todo el espacio y conteste: 
¿Cómo varían los vectores de campo al mover la carga? 
Van cambiando conforme se mueve la carga, cambian su sentido, apuntando en dirección 
opuesta a donde se encuentra la carga positiva y mientras más cerca de la carga más intensos 
parecen, en cambio, mientras más lejos menos intensos y afectados por la carga. 
 
¿En qué regiones los vectores de campo son más o menos intensos? ¿A qué se debe? 
Los vectores de campo son más afectados a menor distancia de la carga, los vectores más 
alejados a la carga son los menos afectados. Esto se debe a la naturaleza del campo magnético 
y se puede dar una explicación en base a la forma para determinar este, siendo la distancia al 
cuadrado el divisor de la formula. 
 
Quite la carga positiva (regresándola al cajón de donde la tomó) y coloque una carga negativa 
en el espacio. 
¿Cómo son ahora los vectores de campo? 
Ahora los vectores de campo apuntan hacia la carga negativa, caso contrario a lo que ocurrió 
con la carga positiva, pero aun siendo menos intensos en las partes más alejadas y viceversa. 
 
 
2.- EXPERIMENTO 2: Dos cargas puntuales. 
Active la Grilla para hacer visible la cuadricula y coloque dos cargas negativas sobre la misma 
línea horizontal a una distancia de 2 metros entre ellas, puede auxiliarse de la cinta métrica 
del cajón de herramientas. 
Si conectamos los vectores podemos observar las líneas de campo eléctrico que genera el 
sistema de cargas. 
 
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Realice el mismo procedimiento para un sistema de dos cargas positivas y dos cargas de signo 
contrario. Bosqueje las líneas de campo en cada caso, puede hacerlo a mano o digitalmente 
sobre una captura de pantalla. 
 
 
 
 
 
 
Ambas Cargas Positivas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cargas Contrarias: 
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 3.- EXPERIMENTO 3: Potencial eléctrico 
 Coloque una carga positiva en el espacio. Del cajón de herramientas seleccione el medidor de 
líneas equipotenciales y tome lecturas del potencial eléctrico a las siguientes distancias 
indicadas. Anote los valores obtenidos experimentalmente y los valores calculadosanalíticamente en la tabla 1: 
 
Tabla 1 
Distancia del punto a la 
carga 
(cm) 
Potencial eléctrico 
experimental 
(volts) 
Potencial eléctrico calculado 
(volts) 
50 18.03 V 18 V 
100 8.904 V 9 V 
150 5.978 V 6 V 
200 4.481 V 4.5 V 
250 3.595 V 3.6 V 
 
De forma similar, mida el potencial eléctrico para un sistema de dos cargas de signo opuesto 
separadas horizontalmente 2m. Anote los datos obtenidos en tabla 2. 
 
Tabla 2 
Distancia del punto a la carga 
(cm) 
Potencial eléctrico 
experimental 
(volts) 
Potencial eléctrico calculado 
(volts) 
50 11.76 V 12 V 
100 0.175 V 0 V 
150 -11.32 V -12 V 
 
 
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4.- EXPERIMENTO 4: Líneas equipotenciales. 
Para el sistema de dos cargas del experimento 3, seleccione el medidor de potencial y 
colóquelo en algún punto cercano a cualquiera de las dos cargas. Ahora de clic sobre el icono 
del lápiz, verá que se dibuja una línea verde que representa la línea equipotencial. Repita el 
mismo procedimiento en distintos puntos hasta obtener, al menos, 10 líneas equipotenciales. 
Realice el bosquejo o tome captura de pantalla de las líneas equipotenciales alrededor de las 
cargas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSIONES 
En base a la práctica realizada Pudimos analizar de una mejor manera la interacción entre un 
cuerpo y una carga para determinar el voltaje o potencial eléctrico, la simulación fue de gran ayuda 
para ver las líneas de equipotencial, las cargas, los campos eléctricos y el voltaje, así como medir la 
distancia. 
De esta manera corroboramos los resultados entre la simulación y el análisis echo a mano con 
fórmulas que ya están definidas para encontrar el potencial eléctrico, además también se pudo 
observar las direcciones y en las que las cargas positiva y negativa se mueven. 
 
 
COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DE LA PRÁCTICA REALIZADA 
Por lo que pudimos observar solo comentarios positivos de la práctica, muy grafica y muy 
entendible. 
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REFERENCIAS 
 
• PhET Interactive Simulations, (2021). Cargas y Campos. Recuperado de: 
https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-and-fields_es.html 
 
• Barco Ríos, H. Simulación de cargas eléctricas en campos electrostáticos y magnéticos. Facultad 
de Ciencias Exactas y Naturales. 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE COTEJO PARA EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA No. 2 
 
Cargas y campos 
 
Fecha: _17_/_09_/_2021_ 
 
 
Lista de valores para evaluación de práctica 
 
Los siguientes dos criterios se deben de cumplir 
para que la práctica (reporte y desempeño en el 
aula) sea calificada 
Cumple 
 
Si No 
El reporte debe ser entregado en el formato solicitado 
y sin faltas de ortografía. 
 
El alumno demuestra participación congruente con la 
clase: (integrante) (1 – 2 - 3 – 4 – 5 ) y trabaja en 
equipo durante el desarrollo de la práctica. 
 
El reporte es entregado el día y la hora señalada por 
el profesor(a) 
 
 
 
 
Valor Indicador % Obtenido 
3% Realiza diagrama de flujo y/o investigación 
de conceptos con referencia bibliográfica 
previa al desarrollo de la práctica. 
 
3% Maneja correctamente la simbología 
matemática y Física requerida 
 
4% Las respuestas y resultados muestran 
comprensión de los conceptos estudiados. 
 
 10% Total 
 
 
 
________________________ 
Firma de profesor 
 
 
30o