Práctica 3 Electromagnetismo

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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. 2.1 
POTENCIAL 
 
 
1. Camargo Luna Luis David Experimentador 2 
3. Guillén Rangel Raúl Andrés Líder/Experimentador 1 
2. Hernández Arellano Jesús Alejandro Reportero 
4. Meza Domínguez Karla Experimentador 3 
5. Meza Tamayo Fernando Secretario 
 
PROFESOR: Freddy Jiménez Rojas 
 
Celaya Gto. A 1 de Octubre de 2021 
 
 
Prácticas de Laboratorio de Física 2021 
 
Depto. De Ciencias Básicas 
 
 
Resumen o abstract 
 
 Durante éste trabajo se pretende aprender sobre el campo eléctrico generado por las cargas eléctricas, 
además de poder visualizar el campo, las líneas equipotenciales y las líneas de fuerza; para poder visualizar de una 
manera más gráfica el funcionamiento de las cargas eléctricas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prácticas de Laboratorio de Física 2021 
 
Depto. De Ciencias Básicas 
Práctica No. 1 
Generación de carga eléctrica 
 
 
OBJETIVOS 
• Interactuar con la simulación de PHET, para así tener un panorama y una idea mas clara de 
como es que los campos eléctricos se comportan, de qué manera actúan las líneas 
equipotenciales, como se conforman los voltajes y como tienen que ver las medidas de 
separación y las posiciones que las cargas tomen. 
• Saber analizar un sistema de cargas mediante la simulación y llevarlo al análisis de problemas 
que se nos den en clase. 
• Comprender de dónde vienen la energía potencial eléctrica y el campo eléctrico. 
• Tener una interpretación lo mas completa posible acerca de las cargas. 
 
FUNDAMENTO TEÓRICO 
 
Potencial eléctrico 
Una carga eléctrica puntual q (carga de prueba) tiene, en presencia de otra carga q1 (carga 
fuente), una energía potencial electrostática. De modo semejante a la relación que se establece 
entre la fuerza y el campo eléctrico, se puede definir una magnitud escalar, potencial eléctrico (V) 
que tenga en cuenta la perturbación que la carga fuente q1 produce en un punto del espacio, de 
manera que cuando se sitúa en ese punto la carga de prueba, el sistema adquiere una energía 
potencial. 
El potencial eléctrico creado por una carga q1 en un punto a una distancia r se define como: 
 
 
 
 
 
por lo que una carga de prueba q situada en ese punto tendrá una energía potencial U dada por: 
 
 
El potencial depende sólo de la carga fuente y sus unidades en el Sistema Internacional son los 
voltios (V). El origen para el potencial se toma en el infinito, para mantener el criterio elegido para 
la energía. 
 
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Para calcular el potencial en un punto generado por varias cargas fuente se suman los potenciales 
creados por cada una de ellas, teniendo en cuenta que es una magnitud escalar y que será positivo 
o negativo dependiendo del signo de la carga fuente.[1] 
 
 
Campo eléctrico 
Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas 
(la causa del flujo eléctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). El flujo decrece con la distancia 
a la fuente que provoca el campo. 
Los campos eléctricos estáticos (también conocidos como campos electrostáticos) son campos 
eléctricos que no varían con el tiempo (frecuencia de 0 Hz). Los campos eléctricos estáticos se 
generan por cargas eléctricas fijas en el espacio, y son distintos de los campos que cambian con el 
tiempo, como los campos electromagnéticos generados por electrodomésticos, que utilizan 
corriente alterna (AC) o por teléfonos móviles, etc. [2] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Hojas de trabajo 
 
 
CUESTIONARIO: 
 
 Parte 1: Campo eléctrico 
Abra el simulador PHET "Cargos y campos". Agregue cargas positivos y negativos 
como se muestra en el diagrama siguiente. Dibuje las líneas de campo eléctricas 
adecuadas alrededor y entre las tres cargas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. ¿Dónde es el campo eléctrico el más grande? (etiquete con el punto #1 en su diagrama). 
 
2. ¿Dónde es el campo eléctrico igual a cero? (etiquete el punto #2 en su diagrama). 
 
3. Describir lo que sucedería con un electrón colocado en la ubicación #2. 
No se movería en ninguna dirección, terminaría estando en equilibrio sin moverse en ninguna 
dirección. 
 
4. ¿Qué pasaría con un electrón colocado en el lugar que se muestra a continuación? Explicar... 
#2 
#1 
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Sería atraído hacia las cargas positivas debido a la repulsión de la carga negativa y la atracción por 
parte de las cargas positivas. 
 
5. ¿Qué pasaría con un protón colocado en el lugar que se muestra a continuación? Explicar... 
 
Ocurriría lo contrario al caso anterior, sería atraído por la carga negativa y repelido por las tres cargas 
positivas, causando que se mueva hacía la carga negativa. 
 
Parte II: Potencial eléctrico 
 
1. Borre Todo en la simulación. Agregue una carga positiva y negativa como se muestra en el diagrama 
siguiente. Trace las líneas equipotenciales en incrementos de 10 V. 
Nota: Para este ejercicio el potencial no necesita ser preciso; los patrones seguirán siendo evidentes 
si usted está dentro de +/- 0.5 V 
 
 
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 ¿Están las líneas equipotenciales espaciadas uniformemente (esto sugeriría una relación lineal) o 
exponencial? 
 No tienen un espaciado uniforme, por lo que seguramente tendrán una relación exponencial. 
 
 
2. Cree una simulación de dos placas cargadas paralelas, similar a la que se muestra a continuación. 
 
 
 
1. Dibuje las líneas de campo eléctricas entre las dos placas (utilice líneas punteadas). ¿Qué nota 
sobre las líneas de campo de la región central entre las placas? 
Son prácticamente líneas paralelas. 
 
2. Dibuje las líneas equipotenciales para potenciales en incrementos de 10 V, de -70 V a más 70 
V. (utilice líneas sólidas). ¿Qué nota de las líneas de equipotencial en comparación con las 
líneas de 
equipotencial? 
 
 
 
 
 
 
 
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Las líneas de equipotencial parece que están dispuestas de manera exponencial, aunque las 
líneas de campo sigan una trayectoria casi paralela. 
 
3. Dos partículas cargadas positivamente A y B, se colocan entre las placas como se muestra en 
el diagrama anterior. La partícula B tiene tres veces la carga y cinco veces la masa de la 
partícula A. Compare los movimientos (trayectoriay aceleración) de las dos cargas. 
Ambas cargas se repelerían entre ellas mismas y con la “placa” positiva, por lo que su 
trayectoria ahí sería diferente, pero su trayectoria a la “placa” negativa se acomodaría de 
una forma parecida a las líneas paralelas antes vistas, aunque únicamente cerca de ellas. 
Además, seguramente la aceleración de la segunda partícula será menor que la de la 
primera, ya que el cambio en la carga y masa no es igual, y son inversamente 
proporcionales. 
 
 
d) Calcule la velocidad final de cada partícula cuando lleguen a la placa negativa, suponiendo que ambas 
hayan comenzado desde reposo. (Tenga en cuenta que cada grupo puede tener una solución ligeramente 
diferente dependiendo de dónde se dibujaron las líneas equipotenciales). 
 
 
 
 Tomando d=7.177m 
 
 
 
vA = __________
m
s
vB = __________
m
s
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
mA = 5.0 ´10
-30
kg
qA = 1.6 ´10
-19
C
 
mB = 2.5 ´10
-29
kg
qB = 4.8 ´10
-19
C
 
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Parte III: Potencial eléctrico A 
1. Utilice la simulación para crear el patrón de líneas equipotenciales que se muestra a continuación. 
 
 
 
a) Indique la polaridad y el número de cargas en cada ubicación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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b) Dibuje el campo eléctrico en las dos líneas equipotenciales de 50 V. (Centrarse en la dirección y el número 
relativo de líneas de campo) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Describir lo que representan las líneas de campo eléctricas. 
 
Las líneas describen la dirección de la fuerza producida por la carga de prueba y esa trayectoria 
describe de donde surge la carga de prueba y esta trayectoria describe de donde surge la carga 
positiva que va hacia el campo eléctrico, ósea que las cargas tienen polaridad positiva. 
 
d) Etiquete una ubicación en el diagrama donde un electrón (e) tendría la energía potencial máxima. Repita 
el proceso para un protón (p). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e) Predecir el trazado por el que viajaría un protón si se libera del punto en la ubicación X; utilice una línea de 
puntos y dibuje el trazado del protón en el diagrama. 
 
 
 
 
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f) Calcular la velocidad máxima y la energía cinética del protón suponiendo que comenzó desde el reposo; 
expresar su energía final en electrones-voltios (eV) 
 
 
 
vA = __________
m
s
vB = __________
m
s
 
g) Explique por qué no sería capaz de calcular la velocidad final del electrón (dada la información 
proporcionada en el problema). 
 
 
Parte III: Potencial eléctrico B 
1. Dado el diagrama de carga que se muestra a continuación, dibuje la forma de una línea equipotential 
de 0 V sin la simulación! 
 
 
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Ahora verifique su solución utilizando la simulación... 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Elija una ubicación en cualquier lugar a lo largo de la línea equipotencial de 0 V donde una partícula cargada 
liberada seguiría un trazado curvo – etiquete esa ubicación en el diagrama. Utilice líneas punteadas para 
esbozar la trayectoria que sigue un electrón (e) y un protón (p) cuando se liberaran desde el reposo en ese 
punto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSIONES 
Con esta practica observamos el campo eléctrico, las líneas equipotenciales, los voltajes, los 
valores y prácticamente analizamos el sistema de cargas, y nos pudimos dar una cierta idea la cual 
antes de la practica no teníamos, en la interacción de las cargas y de sus campos eléctricos, así 
mismo en como posicionar las cargas para poder llegar a un cierto voltaje con el equipotencial, y 
las direcciones del campo eléctrico. 
 En general a todos los integrantes del equipo nos ayudo mucho a entender mejor este espectro de 
la física y el mundo, muy interesante la práctica. 
 
 
 
 
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 
 
[1] Teresa Martín Blas y Ana Serrano Fernández. (2018). Electrostática. Recuperado de: 
https://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/potencial.html 
 
[2]Green Facts. (2017). Campo eléctrico. Recuperado de: 
https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/es/campos-
electromagneticos/glosario/abc/campo-electrico.htm 
 
 
 
 
 
 
 
https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-and-fields_es.html
https://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/potencial.html
https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/es/campos-electromagneticos/glosario/abc/campo-electrico.htm
https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/es/campos-electromagneticos/glosario/abc/campo-electrico.htm
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LISTA DE COTEJO PARA EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA No. 2 
 
Cargas y campos 
 
Fecha: _01_/_10_/_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