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Campo Electrico. Pag. 1
1.
EXPERIMENTO:
2.
OBJETIVO
CAMPO ELÉCTRICO
Determinar y estudiar el campo eléctrico producido por algunas configuraciones de
carga eléctrica.
3.
TEORIA
Una o varias cargas eléctricas originan en el espacio que las rodea ciertas propiedades
físicas. Una de estas es el Campo Eléctrico E(r).
El campo eléctrico es una cantidad vectorial definida como fuerza por unidad de carga.
Este campo puede ser detectado mediante una carga de prueba qo (positiva) la cual
experimentará una fuerza eléctrica F al ubicársele en el campo eléctrico:
………………………………………
F = qo E
(1)
Conociendo F y qo, se puede obtener el valor de E en el punto considerado, es decir:
E(r) = F(r) / qo ………………………………
(2)
La carga de prueba qo debe ser muy pequeña para que no altere el campo eléctrico
original.
Las Líneas de Fuerza o Líneas de Campo Eléctrico son curvas que permiten mostrar
gráficamente la presencia de un campo eléctrico y se elaboran teniendo en cuenta lo
siguiente:

En cualquier punto por donde pasa una línea de fuerza, el campo eléctrico E es el

vector tangente a la línea en ese punto.
Las líneas de Fuerza están más juntas en aquellas zonas donde es más intenso el
campo eléctrico.
Campo Eléctrico de algunas configuraciones de cargas.
a)
Carga Puntual.
Valor del campo E en la posición r:
E(r) = ( k Q/r2) er …………..
E
(3)
Campo Electrico. Pag.1
b) Placas paralelas
Las placas tienen densidades de
cargas superficiales +  y -.
Si A >> d
Eo 

î
o
(4)
 = Q/A
c)
Dos cargas puntuales:
(a) ambas positivas y (b) de signos opuestos
Cálculo de la intensidad del Campo Eléctrico.
La intensidad del campo eléctrico en un punto P puede ser calculado a partir de la medida
de la diferencia de potencial alrededor del punto indicado y utilizando el concepto de
diferencia finita.
El campo eléctrico EP se relaciona con el potencial eléctrico V, por la siguiente ecuación:
EP  -
dV
dx
(5)
Campo Electrico. Pag.2
En la ec.(5) la magnitud de EP, utilizando el concepto de diferencia finita, se puede
escribir como
EP 
dV ΔV

…………………………………(6)
dx Δx
donde V es la diferencia de potencial entre dos puntos a y b separados una distancia
pequeña x como se indica en la figura 1.
En el experimento se considera x = d = 1cm.
4.
EQUIPO





5.
01 Bandeja de vidrio pyrex con solución conductora
01 Fuente de voltaje c.c.
01 Voltímetro Digital
01 Juego de electrodos
01 papel milimetrado (debe traer el estudiante)
PROCEDIMIENTO
¡ CUIDADO:..... EVITE QUE LOS ELECTRODOS SE TOQUEN ENTRE SI,
PUES OCASIONA UN CORTOCIRCUITO.......!
Campo Eléctrico de Electrodos Puntuales con cargas +Q y –Q
en puntos situados en la mediatriz del segmento que los une.
1)
2)
Coloque debajo de la bandeja un papel milimetrado en el que se haya trazado un
sistema coordenado X-Y. Fig.(2)
Poner en la solución conductora un par de electrodos puntuales ubicados
simétricamente en el eje X. Por ejemplo (-5,0)cm y (5,0)cm, y éstos a la vez
conectarlos a la fuente de poder. (6 voltios)
Fig.(2)
Campo Electrico. Pag.3
3)
Para calcular el campo eléctrico en un punto de la mediatriz (eje Y) se utiliza el
par de punteros conectados al voltímetro para medir la diferencia de potencial
entre los puntos a y b separados una distancia d=1cm, equidistantes y a la misma
altura "y" del punto en cuestión (fig. 2). Tome la lectura del voltímetro.
Anote las lecturas en la Tabla I para los respectivos valores de "y" indicados
allí. El profesor puede indicar otros datos.
Campo Eléctrico de Dos Placas Paralelas con +Q y -Q
1)
Repita el paso (1) anterior con la solución en la fuente. Fig.(3)
2)
Colocar el par de electrodos planos conectados a la batería, en las posiciones
x = 5 cm y x = -5 cm
Fig.(3)
3)
Para calcular el campo eléctrico en el punto x, utilice el par de punteros conectados al
voltímetro para determinar la diferencia de potencial entre los puntos a y b separados una
distancia d=1cm correspondiente a la posición (x, 0). Tome la lectura del voltímetro.
Anote las lecturas en la Tabla II para los respectivos valores de "x" indicados allí.
TABLA I.
y (cm)
V (volts)
E (v/m)
r (m)
Q(C)
-8
Electrodos puntuales +Q y -Q
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Campo Electrico. Pag.4
TABLA II.
x (cm)
-8
Electrodos planos rectangulares
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
V (volts)
E (V/m)
5.
CALCULOS Y RESULTADOS
1.Con los datos de las Tablas I y II, calcule el campo eléctrico en puntos del eje
correspondiente. Utilice la ec.(6). Anote en las Tablas I y II respectivamente.
2. Realice los gráficos de E vs y con los datos de la Tabla I y E vs x con los datos de la tabla
II.
3. Para cada valor de “y” de la Tabla I, calcule la distancia r de la carga puntual Q al punto
(0, y)
4. Deducir teóricamente una expresión para el campo eléctrico en el eje Y debido a las dos
cargas puntuales Q y -Q ubicadas simétricamente en el eje X, puntos (-a,0) y (a,0). De esta
expresión y de los datos de la Tabla I, calcular para cada caso el valor de Q, escriba en
la
tabla I y halle el promedio.
Qprom =
7.
CUESTIONARIO
5. Para el caso de las cargas puntuales Q y - Q calcule el campo eléctrico por ejemplo en los
puntos P1(x1, y1) P2(x2 , y2) cm. Y grafique como vectores para cada punto. El profesor
indicara los puntos
6. Para el caso de los electrodos planos, calcule el vector fuerza eléctrica F actuante sobre
una carga puntual, por ejemplo cuando q = 6µC ubicada en el origen de coordenadas. Y
grafique como vector
8.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES