Que significado tienen los colores en los resistores eléctricos?

Los colores significan los valores óhmicos de los resistores, que suelen representar por medio de unos anillos de color pintados en el cuerpo de los mismos. Son cuatro anillos:

1 anillo: 1ª cifra.

2. anillo: 2ª cifra.

3. anillo: Número de ceros que siguen a los anteriores.

4. anillo: Tolerancia (errores y desviaciones).

Para el primer y segundo anillos los números equivalentes a los colores son los siguientes:
Negro: 1 Marrón: 2 Rojo: 3 Naranja: 4 Amarillo: 5
Verde: 6 Azul: 7 Violeta: 8 Gris: 9 Blanco: 0

Para el tercer anillo que corresponde al número de ceros que siguen a los 2 anillos anteriores, los números equivalentes a los colores son:
Negro: 1 Marrón: 2 Rojo: 3 Naranja: 4 Amarillo: 5
Verde: 6 Azul: 7 Oro: x0.1 Plata: x0.01

Finalmente el último anillo correspondiente a la tolerancia esta en porcentaje de error:
Marrón: 1% Rojo: 2% Oro: 5% Plata: 10% Sin color: 20%

Cables y Alambres

1. Cuál es la diferencia entre cable y alambre?

R/ El alambre es un filamento metálico generalmente compuesto por alguna aleación entre varios metales, pueden ser gruesos o finos, pero generalmente son maleables y utilizados para sujetar.
Mientras que el cable es el grupo de alambres forrados por un cuero que sirve para movimientos mecánicos como la contracción y la retracción de otros elementos. Su propósito es conducir electricidad se fabrican generalmente de cobre, debido a la excelente conductividad de este material, o de aluminio que aunque posee menor conductividad es más económico.

2. Utilidades alambre y del cable.

R/ Utilidades del alambre:

• Muelles y resortes.
  
• Alambrados espinados de fincas y edificios.
  
• Vallado formando mallas de fincas y edificios.
  
• Cables de aceros para sujetar elementos sometidos a tracción.
  
• Alambre recocido para usos varios, para facilitar su manipulación.
  
• Alambre corrugado para fabricar elementos forjados de la construcción.
  
• Alambre cromado o galvanizado para aplicaciones a la intemperie.
  
• Alambre especial lubricado para formar bobinas de gran tamaño.
  
• Alambre endurecida de alto contenido en carbono.
  
• Alambre de acero inoxidable par aplicaciones especiales.
  

Utilidad del Cable:

• Conductores eléctricos.
  
• Conductores ópticos.
  
• Cables de Comunicación.
  

CAPACITORES DE PLACAS PARALELAS Y CON DIELECTRICOS

Septiembre 17, 2009 Departamento de física
Código: FIS-1033-04 Ciencias básicas
Laboratorio de física eléctrica

Universidad del Norte – Colombia



Capacitancia y Dielectricos


Pedro Diaz Daconte

Email: Pdaconte@uninorte.edu.co

Ingeniería Industrial

Alberto Iriarte Quintero
Email: Albertoq@uninorte.edu.co

Ingenieria Mecânica



Abstract


In this article it is looked for to analyze the physical phenomenon of the capacity and it was possible to establish a relationship with the voltage and the load taking like reference a parallel condenser of badges and carrying out the whole work regarding the behavior in this same one. They took three cases it sounds out each I finish it will complete a variable function; and finally we will introduce presences of material dielectrics and you will proceed to calculate their constant according to their material.

Resumen

En este artículo se busca analizar el fenómeno físico de la capacitancia y se lograra establecer una relación con el voltaje y la carga tomando como referencia un condensador de placas paralelas y realizando todo el trabajo respecto al comportamiento en esta misma. Se tomaran tres casos sonde cada termino cumplirá una función de variable (capacitancia, voltaje, carga); y finalmente introduciremos presencias de materiales dieléctricos y se procederá a calcular su constante según su material.

1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS

La capacitancia varía de acuerdo la diferencia de potencial, la distancia que exista entre los dos objetos cargados, la carga que posean los mismos y en caso tal de que exista un dieléctrico entre ellos, la constante que el tipo de material les proporciona. A continuación se proporcionaran los objetivos para esta experiencia:

Estos son los objetivos:

• Establecer la relación entre carga, voltaje y capacitancia para un condensador de placas paralelas.

• Establecer una relación empírica entre el voltaje V y la carga Q, manteniendo la capacitancia del condensador C constante.

• Establecer una relación empírica entre la carga Q y la capacitancia C, manteniendo el voltaje constante.

• Establecer la relación empírica entre el voltaje V y la capacitancia C, manteniendo constante la carga Q

• Comparar los coeficientes dieléctricos de algunos materiales comunes.



2. MARCO TEÓRICO

Capacitores Eléctricos:

Llamados también Condensadores, son dispositivo que almacena carga eléctrica. En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas (armaduras) separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. La magnitud que caracteriza a un condensador es su capacidad, cantidad de carga eléctrica que puede almacenar a una diferencia de potencial determinado.
Los condensadores tienen un límite para la carga eléctrica que pueden almacenar, pasado el cual se perforan. Pueden conducir corriente continua durante sólo un instante, aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Esta propiedad los convierte en dispositivos muy útiles cuando debe impedirse que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico. Los condensadores de capacidad fija y capacidad variable se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia. Los condensadores se fabrican en gran variedad de formas. El aire, la mica, la cerámica, el papel, el aceite y el vacío se usan como dieléctricos, según la utilidad que se pretenda dar al dispositivo.
Significado físico de la capacitancia de un condensador:

Entre más capacitancia tenga un condensador, mas carga podrá almacenar por unidad de voltaje en su interior. Si se añade cierta carga Q a un conductor inicialmente descargado, esta carga se redistribuye en la superficie del conductor creando una densidad de carga superficial ρs y, consecuentemente, un potencial, V, cuyo valor viene dado por la siguiente integral:



Por el principio de superposición, si se aumenta la carga total, Q = ∫ ρsdS, es razonable suponer que ello simplemente se traduzca en un aumento proporcional de la densidad superficial de carga, esto es,

Q → Q´ = βQ entonces ρs (S) → ρ´s (S) = β ρs (S)

Y por tanto

V → V´= βV

En la situación descrita anteriormente, el cociente entre la carga y el potencial es el mismo:

es igual a :

Lo que implica que la relación entre la carga y el potencial es una magnitud independiente de Q y de V. esta magnitud se conoce como capacitancia C del conductor y se define como



La unidad de capacidad es el faradio (F), definida en el SI como:

1 faradio = 1 coulomb/ 1 voltio

Capacitancia de un condensador de placas paralelas:

Antes de buscar la capacitancia entre placas paralelas, previamente se debe buscar la diferencia de potencial entre las placas. Para calcularlo este condensador se tratara suponiendo que las dimensiones de las placas son mucho mayores que la distancia de separación entre ellas y, por tanto, estas se modelaran por dos planos infinitos cargados. Teniendo en cuenta la expresión para el campo producido por un plano cargado uniformemente, en el caso de dos planos infinitos cargados con distinta polaridad, por superposición se tiene que:


Para calcular la diferencia de potencial entre las placas del condensador, se integrar el camino del campo eléctrico entre una placa y otra.

Dado que el campo eléctrico es uniforme, puede escribirse que:




Dado que la carga de cada una de las placas finitas viene dada por Q= ρsS, la capacidad del condensador de placas paralelas esta muy aproximadamente:



Constante dieléctrica:

Los dieléctricos es una sustancia que es mala conductora de la electricidad y que amortiguará la fuerza de un campo eléctrico que la atraviese. Las sustancias conductoras carecen de esta propiedad de amortiguación. Dos cuerpos de cargas opuestas situados a cada lado de un trozo de vidrio (un dieléctrico) se atraerán entre sí, pero si entre ambos cuerpos se coloca una lámina de cobre, la carga será conducida por el metal.
En la mayoría de los casos, las propiedades de un dieléctrico son producto de la polarización de la sustancia. Al colocar un dieléctrico en un campo eléctrico, los electrones y protones que constituyen sus átomos se reorientarán a sí mismos, y en algunos casos las moléculas se polarizarán de igual modo. Como resultado de esta polarización, el dieléctrico queda sometido a una tensión, almacenando energía que quedará disponible al retirar el campo eléctrico. La polarización de un dieléctrico es similar a la que se produce al magnetizar un trozo de hierro. Como en el caso de un imán, parte de la polarización se mantiene al retirar la fuerza polarizadora. Un dieléctrico compuesto de un disco de parafina endurecido al someterlo a una tensión eléctrica mantendrá su polarización durante años. Estos dieléctricos se denominan electretos.
La eficacia de los dieléctricos se mide por su relativa capacidad de almacenar energía y se expresa en términos de constante dieléctrica (también denominada permitividad relativa), tomando como unidad el valor del vacío. Los valores de esa constante varían desde poco más de 1 en la atmósfera hasta 100 o más en ciertas cerámicas que contienen óxido de titanio. El vidrio, la mica, la porcelana y los aceites minerales, que a menudo se utilizan como dieléctricos, tienen constantes entre 2 y 9. La capacidad de un dieléctrico de soportar campos eléctricos sin perder sus propiedades aislantes se denomina resistencia de aislamiento o rigidez dieléctrica. Un buen dieléctrico debe devolver un gran porcentaje de la energía almacenada en él al invertir el campo. Los dieléctricos, especialmente los que tienen constantes dieléctricas altas, se emplean ampliamente en todas las ramas de la ingeniería eléctrica para incrementar la eficacia de los condensadores.


3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En esta experiencia, se indagará la relación entre la carga, el voltaje y la capacitancia de un condensador de placas paralelas, manteniendo una de estas cantidades constante, variando una de ellas y midiendo la tercera. Se insertarán materiales comunes entre las placas del condensador para determinar sus coeficientes dieléctricos.

Configuración del ordenador

• Conecte el interfaz ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y luego encienda el ordenador.
• Conecte las clavijas del sensor de carga al Canal Analógico A y el del electrómetro al canal B.
• Abra el archivo titulado: DataStudio

Calibración del sensor y montaje del equipo

• Caso 1: Mantenga C constante, varíe Q y mida V.
Para realizar esta práctica realice un montaje como indica la figura 3.1.

En la figura 3.1 el condensador de placas paralelas está conectado al electrómetro, éste
está conectado a tierra y una de las esferas a la fuente de voltaje de 1000VDC. Tener el
cuidado de ubicar el condensador alejado de la fuente y de la esfera, para evitar que aquel
se cargue por inducción.

• Caso 2: Mantenga V constante, varíe C y mida Q.
En la figura 3.2 se muestra la configuración del equipo para este caso:

Las placas del condensador tienen una separación inicial de 6 cm y es conectado a la fuente
de voltaje de 1000VDC. La Jaula de Faraday es conectada al electrómetro y éste a tierra.

• Caso 3: Mantenga C Constante, varíe V y mida Q
Tener en cuenta también el montaje de la figura 3.2 para analizar este caso.

• Caso 4: Mantenga Q constante, varíe C y mida V
Para este caso tenga en cuenta el montaje que se muestra en la figura 3.3.



En la figura 3.3 se muestra el condensador de placas paralelas conectado a el electrómetro y este último a tierra. La fuente de voltaje se usa solamente para cargar la esfera e indirectamente el capacitor empleando el “transportador de carga”

• Caso 5: Coeficientes dieléctricos
Para este caso se apoya en el montaje de la gráfica 3.4



En este montaje se conecta el electrómetro a las placas del condensador y éstas se separan 3mm.

• Toma de datos

Caso 1: Mantenga C constante, varíe Q y mida V. ( figura 3.1)

1. Presione el botón cero en el electrómetro para remover cualquier carga residual al igual que en las placas del condensador.

1. Separe 2mm las placas del condensador. Use el probador plano para transferir carga desde la esfera cargada a las placas del condensador. La carga es transferida simplemente tocando con el probador, primero la esfera y luego una de las placas del condensador. Si siempre tocas la esfera y la placa del condensador en el mismo lugar, se transferirá aproximadamente la misma cantidad de carga cada vez. Observe como varía el potencial medido en toque.
2. Doble la separación entre las placas del condensador y observe el nuevo potencial medido


• Caso 2: Mantenga V constante, varíe C y mida Q. ( figura 3.2)

3. Descargue momentáneamente el probador de carga (pulsando el botón “cero” en el electrómetro) y úselo para examinar la densidad de carga del condensador usando el cilindro interno de la Jaula al medir la carga. Determine la densidad de carga en varios puntos sobre la placa del condensador – tanto en la parte interna como externa de las superficie
4. Escoja un punto cerca del centro de la placa del condensador y mida la densidad de carga en esta área para diferentes separaciones de las placas (observa si está creciendo o decreciendo la capacitancia al mover las placas)

• Caso 3: Mantenga C constante, varíe V y mida Q ( figura 3.2)

5. El condensador de placas paralelas tiene una separación inicial de 6cm y está conectado inicialmente a una fuente de voltaje de 3000VCD. La Jaula de Faraday está conectada a el electrómetro y éste lo está a tierra.
6. Mantén la separación de las placas constante y cambiar el potencial a través de las placas, para ello mover el cable de 3000 a 2000V. Examine la densidad de carga cerca del centro de una de las placas del condensador. Repita para 1000VCD.

• Caso 4: Mantenga Q constante, varíe C y mida V

7. Con una separación de 2mm, cargue el condensador con el “transportador de carga” realizando varios toques a las placas desde la esfera cargada .
8. Incremente la separación de las placas. Mida el potencial para cada caso. Realice por lo menos 5 mediciones. Evite tocar con sus manos las placas del capacitor.

• Caso 5: Coeficientes dieléctricos

9. Usar la fuente de voltaje para tocar con el “transportador de carga” momentáneamente las placas y cargar el condensador cerca de 4/5 de la escala total. Registrar el voltaje que indica el electrómetro Vi
10. Incrementar cuidadosamente la separación de las placas hasta que haya un suficiente espacio para insertar un dieléctrico sin que éste se tenga que forzar. Asegúrese que el dieléctrico usado esté libre de cargas residuales.
11. Después de insertar el dieléctrico, retornar las placas a la separación original y registrar la nueva lectura de voltaje que indica el electrómetro Vf
12. Separar las placas nuevamente y remover con cuidado la hoja del dieléctrico.
13. Retornar las placas a la separación original y confirmar si la lectura del electrómetro está de acuerdo con la lectura original de Vi
14. Repita el experimento para otro(s) materiales dieléctricos.




4. DATOS OBTENIDOS

Primer caso:

Segundo caso:



Tercer Caso:



Quinto Caso:

5. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Pregunta 1: ¿Qué puede concluir acerca de la relación entre la carga Q y el voltaje V cuando la capacitancia del condensador es constante?

R/ Podemos concluir que la relación de carga y Diferencia de potencial posee un comportamiento directamente proporcional, es decir para que La capacitancia sea constante en un condensador los valores de la relación en cada termino deben variar en igual proporción.

Que a medida que aumentamos la carga Q en el condensador, el voltaje V en el también aumentara en la misma razón, por lo que, la relación entre el voltaje y la carga del capacitor es directamente proporcional al cambio de uno de ellos.

Pregunta 2: Cuando aumenta la separación entre las placas. ¿Cómo cambia la capacitancia del capacitor? ¿Que relación hay entonces entre la capacitancia C y la carga en sus placas cuando se mantiene constante la diferencia de potencial V?

R/ En la segunda parte del experimento, al mantener la diferencia de potencial y la capacitancia constante pero variando la distancia entre las placas paralelas del condensador, notábamos, que la carga obtenida en el condensador era inversamente proporcional a la distancia entre las dos placas ya que al aumentar la distancia entre estas, la carga disminuía, y al acercar las placas esta aumentaba, esto lo podemos ver claramente en la relación encontrada luego de una serie de cálculos que ahora no interesan y está dada por:
C = eA/d.
La grafica que representa este comportamiento está dada en el caso dos.

Pregunta 3: Cuando se mantiene la carga en las placas del capacitor constante. ¿Qué relación hay entre la capacitancia del condensador y la diferencia de potencial V entre sus placas?

R/Al mantener la carga del capacitos constante y variar el voltaje por medio de la fuente, notábamos que en cada aumento de potencial que realizábamos, la capacitancia del condensador disminuía proporcionalmente, es decir, hay una relación inversamente proporcional entre el potencial y la capacitancia debido a que la carga en las placas del capacitor era constante, podemos analizar más claramente esta relación por medio de la ecuación en la que se involucran las tres variables: la carga, la potencia y la capacitancia.
C = Q/V; (ecuación principal)

Pregunta 4: ¿Qué cambios produce en la magnitud de la capacitancia introducir un dieléctrico entre sus placas?

R/ Una última relación está determinada por la existencia de un dieléctrico o capa de algún material ya sea líquido, solido o gaseoso entre las placas metálicas del capacitor. Encontramos materiales que presentan mayores constantes dieléctricas (la de la madera es 2.5). Por lo tanto si introducimos un dieléctrico distinto a la madera en un capacitor su capacitancia variara en una proporción igual a la de la constante dieléctrica de dicho material. La ecuación que representa esta relación es la siguiente: C = K e A / d

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

• Olivos y D. Castro, Física electricidad para estudiantes de ingeniería, 1ra Edición, Ediciones Uninorte (2008).

• J. wilson y A. Buffa , Física , 5ta Edición , Pearson Educacion (2003).

• Arnold L. Reimann, Física electricidad, magnetismo y Optica, Edición en español, Comañia editorial continental S.A. (1975).

Fuerza entre dos placas paralelas

Que significado tiene la constante en la ecuacion de Capacitancia?

Que significado tiene el término K en la ecuación de Capacitancia?

R/ La constante K conocida como constante dieléctrica también recibe el nombre de permitividad relativa, es un medio se define como una propiedad macroscópica de un medio dieléctrico relacionado con la permitividad eléctrica del medio. El efecto de la constante dieléctrica se manifiesta en la capacidad total de un condensador eléctrico o capacitor. Cuando entre los conductores cargados o paredes que lo forman se inserta un material dieléctrico diferente del aire (cuya permitividad es prácticamente la del vacío) la capacidad de almacenamiento de la carga del condensador aumenta.

El significado de la constante K de un material define el grado de polarización eléctrica de la substancia cuando esta se somete a un campo eléctrico exterior. El valor de K es afectado por muchos factores, como el peso molecular, la forma de la molécula, la dirección de sus enlaces (geometría de la molécula) o el tipo de interacciones que presente.

Cuando un material dieléctrico remplaza el vacío entre los conductores, puede presentarse la polarización en el dieléctrico, permitiendo que se almacenen cargas adicionales.

Informe de Lab No 2:Líneas de campo eléctrico y superficies equipotenciales.

Septiembre 9, 2009 Departamento de física
Código: FIS-1033-04 Ciencias básicas
Laboratorio de física eléctrica Universidad del Norte – Colombia



Líneas de campo eléctrico y superficies equipotenciales

Pedro Diaz Daconte Alberto Iriarte Quintero
Email: Pdaconte@uninorte.edu.co Email: Albertoq@uninorte.edu.co
Ingeniería Industrial Ingenieria Mecânica




Abstract

In this article it is looked for to analyze the physical phenomenon of the field lines and the surfaces equipotentials of two punctual loads of opposed signs and later on between two parallel badges equally of opposed signs proceeding to graphic; justification was looked for this cases and you to take a logical order. Finally one will respond to questions related with the experience.

Resumen

En este artículo se busca analizar el fenómeno físico de las líneas de campo y las superficies equipotenciales de dos cargas puntuales de signos opuestos y posteriormente entre dos placas paralelas igualmente de signos opuesto procediendo a graficarlas; se buscara justificación para dichos casos y se llevar un orden lógico. Finalmente se responderá a preguntas relacionadas con la experiencia.

INTRODUCCION Y OBJETIVOS

Las líneas de campo eléctrico están caracterizadas por su trayectoria tangente a la dirección del campo, de deberá hallar donde la intensidad del campo es mayor y ubicar los puntos correspondientes sobre una hoja con numeración cartesiana; posteriormente se ubican puntos con un mismo voltaje y se unirán con su respectiva línea (superficies equipotenciales). Se realiza estos dos pasos tanto para las cargas puntuales, como para las líneas paralelas.

Estos son los objetivos:

· Analizar las líneas de campo eléctrico en una región perturbada por dos electrodos, obtenidas a partir del trazo de las líneas equipotenciales.

· Trazar líneas equipotenciales en un campo eléctrico generado por dos electrodos constituidos por dos líneas paralelas (placas paralelas).

· Medir el campo eléctrico en el punto medio de la región entre las dos placas paralelas haciendo uso de las líneas equipotenciales.

· Trazar líneas equipotenciales y de campo en una región de un campo eléctrico constituido por dos círculos concéntricos.



MARCO TEÓRICO

Campo Eléctrico:
Campo eléctrico, región del espacio donde se ponen de manifiesto los fenómenos eléctricos. Se representa por E y es de naturaleza vectorial. En el Sistema Internacional de unidades el campo eléctrico se mide en newton/culombio (N/C). La región del espacio situada en las proximidades de un cuerpo cargado posee unas propiedades especiales. Si se coloca en cualquier punto de dicha región una carga eléctrica de prueba, se observa que se encuentra sometida a la acción de una fuerza. Este hecho se expresa diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo eléctrico. La intensidad de campo eléctrico en un punto se define como la fuerza que actúa sobre la unidad de carga situada en él. Si E es la intensidad de campo, sobre una carga Q actuará una fuerza F = Q · E. La dirección del campo eléctrico en cualquier punto viene dada por la de la fuerza que actúa sobre una carga positiva unidad colocada en dicho punto.

Líneas de campo eléctrico: Las líneas de fuerza en un campo eléctrico están trazadas de modo que son, en todos sus puntos, tangentes a la dirección del campo, y su sentido positivo se considera que es el que partiendo de las cargas positivas termina en las negativas. La intensidad de un campo eléctrico creado por varias cargas se obtiene sumando vectorialmente las intensidades de los campos creados por cada carga de forma individual.

Diferencia de potencial:
También llamada tensión eléctrica, es el trabajo necesario para desplazar una carga positiva unidad de un punto a otro en el interior de un campo eléctrico; en realidad se habla de diferencia de potencial entre ambos puntos (VA - VB). La unidad de diferencia de potencial es el voltio (V). Un generador de corriente eléctrica permite mantener una diferencia de potencial constante y, en consecuencia, una corriente eléctrica permanente entre los extremos de un conductor. Sin embargo, para una determinada diferencia de potencial, los distintos conductores difieren entre sí en el valor de la intensidad de corriente obtenida, aunque el campo eléctrico sea el mismo. Existe una relación de proporcionalidad, dada por la ley de Ohm, entre la diferencia de potencial entre los extremos de un conductor y la intensidad que lo recorre. La constante de proporcionalidad se denomina resistencia del conductor y su valor depende de su naturaleza, de sus dimensiones geométricas y de las condiciones físicas, especialmente de la temperatura.
La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se mide con un voltímetro, instrumento que se coloca siempre en derivación entre los puntos del circuito cuya diferencia de potencial se quiere medir.

Superficies Equipotenciales: lugar geométrico de los puntos de un campo de fuerza que tienen el mismo potencial. Los campos de fuerza se pueden representar gráficamente por las superficies equipotenciales o por las líneas de fuerza. Las superficies equipotenciales en un campo creado por una única masa o una única carga eléctrica son superficies esféricas concéntricas con la masa o la carga, respectivamente. Estas superficies se suelen representar a intervalos fijos de diferencia de potencial, de modo que su mayor o menor proximidad indicará una mayor o menor intensidad de campo. La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de una superficie equipotencial es nula. Así, si desplazamos una masa, en el caso del campo gravitatorio, o una carga, en un campo eléctrico, a lo largo de una superficie equipotencial, el trabajo realizado es nulo. En consecuencia, si el trabajo es nulo, la fuerza y el desplazamiento deben ser perpendiculares, y como el vector fuerza tiene siempre la misma dirección que el vector campo y el vector desplazamiento es siempre tangente a la superficie equipotencial, se llega a la conclusión de que, en todo punto de una superficie equipotencial, el vector campo es perpendicular a la misma, y que las superficies equipotenciales y las líneas de fuerza se cortan siempre perpendicularmente.


PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Para esta experiencia se utilizo papel conductor en escala de centímetros, con electrodos pintados con tinta conductora y los procedimientos se hacen a través de dipolos. Estos son los pasos para seguir en la experiencia, consta de los siguientes cuatro ítems expuestos a continuación:


Configuración del ordenador:

Conectamos el interfaz ScienceWorkshop al ordenador, encendimos el interfaz y luego el ordenador.
Conectamos la clavija DIN del sensor de voltaje al Canal Analógico B del interfaz.
Conectamos la clavija DIN del amplificador de potencia en el Canal Analógico A del interfaz. Enchufamos el cable de alimentación en la parte posterior del Amplificador de Potencia. Conectamos el otro extremo del cable de alimentación a una toma de corriente.
Iniciamos Data Studio.

Calibración del sensor y montaje del equipo.

Tomamos dos cargas puntuales y a una la conectamos al terminal negativo del amplificador y a la otra al terminal positivo, creando así un dipolo eléctrico en el papel conductor.

Toma de datos

Introducimos un valor de 10 voltios DC en la fuente de poder (Power Amplifier).

Tomamos el terminal positivo del voltímetro y lo desplazamos sobre el papel conductor hasta que el voltímetro registre tres (3) voltios. Indicamos la coordenada obtenida, con la precaución de no apoyarnos con las manos en la hoja conductora.
Repetimos el procedimiento anterior hasta encontrar sobre la hoja conductora otro punto que también registre tres (3) voltios.
Identificamos sobre la hoja conductora otros puntos con el mismo potencial indicado en el numeral tres hasta completar un total de 6 puntos.
Obtenidos todos los puntos anteriores en la hoja auxiliar suministrada, los unimos con una línea continua. (líneas equipotenciales). Y la marcamos con 3 voltios.
Repetimos los pasos anteriores para potenciales de 5 y 7 voltios.

Medida aproximada del campo eléctrico en el interior de la región entre las placas

Seleccionamos el punto central entre los electrodos, colocamos en ese mismo punto las puntas de medición que nos entregaron. Las colocamos de tal manera que una de las puntas de medición quedo fija y la otra se pudiera mover. Variamos la posición de la punta móvil hasta encontrar la mayor diferencia de potencial. Anotamos este resultado.
Repetimos todo el proceso desde el paso 1 hasta el 7 para el caso de una circunferencia negativa concéntrica con una carga puntual positiva

DATOS OBTENIDOS

A continuación daremos a conocer los datos obtenidos de las dos experiencias realizadas en el laboratorio, que gracias a herramientas interactivas como Data Studio en conjunto con el análisis personal nos obsequio lo siguiente:

Círculos concéntricos: Observamos que en la parte izquierda de la grafica se encuentra la carga positiva y en la izquierda la negativa, las líneas equipotenciales van decreciendo de izquierda a derecha, es decir 7v, 5v y finalmente 3v. Las líneas de campo son las que según la flecha van saliendo de la carga puntual positiva y finalizan en la carga puntual negativa. Esta fue la grafica arrojada:

Placas Paralelas: observamos en la parte superior la placa con carga negativa y en la parte inferior la carga negativa; observamos las líneas equipotenciales decreciendo de abajo hacia arriba 7v, 5v y finalmente 3v. Respecto a las líneas de campo sucede lo mismo que en el caso de las cargas puntuales, salen de la carga positiva y entran a la carga negativa.

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Pregunta 1: En la configuración de placas paralelas ¿en que dirección, con respecto a las líneas equipotenciales, se midió la mayor diferencia de potencial? ¿en que dirección apunta entonces el campo eléctrico?.
R/ En el caso de líneas paralelas apoyándonos en las graficas se midió mayor diferencia de potencial correspondiente a 7V en las líneas cercana a la carga positiva (línea ubicada en la parte inferior de la hoja cartesiana) y menor en las cercanas a las negativas; correspondiente a el comportamiento del campo en este caso va saliendo de la carga positiva a la carga negativa (en un punto que es perpendicular a las líneas equipotenciales).

Pregunta 2: Para ambas configuraciones, dibuje las líneas de campo a partir de las líneas equipotenciales. Describa cualitativamente como están dispuestas estas líneas
R/ Para el caso de las cargas puntuales las líneas equipotenciales arrojan circunferencias concéntricas alrededor de la carga positiva donde el valor de la circunferencia de menor radio equivale al mayor voltaje que es 7V. las líneas de campo están dirigidas en un punto perpendicularmente a las líneas equipotenciales saliendo de la carga puntual positiva y entrando a la carga puntual negativa ( estas líneas no se cruzaron según lo observado en la experiencia) formando ángulos que varían de 0 a 320° aproximadamente respecto al eje x.

En el segundo caso, el relacionado con las placas paralelas la líneas equipotenciales formaron una figura similar a una línea recta paralelos a los dipolos, y de igual manera en un punto la dirección del campo es tangente a las líneas equipotenciales, en los extremos se observo unas líneas de campo con un patrón de semicircunferencia.

Pregunta 3:¿Cómo esta distribuido el potencial eléctrico en la región entre los círculos concéntricos?.
R/ Las líneas equipotenciales trazadas en la figura eléctrico se relacionan estrechamente con la distribución del potencial eléctrico y estas su vez integran círculos concéntricos en los alrededores y en relación con la carga positiva, es decir que mientras la medida radial aumente, el potencial eléctrico va decreciendo (tiene un comportamiento inversamente proporcional). En estas circunferencias concéntricas el potencial en todos los puntos es el mismo, de manera que el campo no ejerce interacción alguna para mover alguna carga de prueba relacionada sobre las circunferencias estudiadas en este caso en particular.

CONCLUSIONES

A partir de los experimentos y los datos obtenidos en las graficas de líneas de campo y superficies equipotenciales se concluye con una base empírica que las líneas de campo salen de todo objeto cargado positivamente y para el caso de objetos cargados negativamente las líneas de campo van entrando sobre el objeto. De igual manera encontramos corroboramos que las líneas de campo jamás se cruzan a lo largo de su trayectoria y su dirección en un punto es tangente a las líneas de campo.

En el caso de la distribución superficies equipotenciales concluimos que las líneas son perpendiculares a las direcciones del campo en un punto específico; razón que vuelve clara la hipótesis de Potencial eléctrico. Por otro caso la interacción de potencial eléctrico varia inversamente proporcional a la distancia, de manera que la diferencia de potencial se mantendrá a lo largo del campo eléctrico (este cambia solo en relación con la distancia respecto a la carga), razón por la cual en un punto cualquiera a otro habrá la misma diferencia de potencial aleatoriamente a una distancia igual al par anterior, lo que hace que las líneas equipotenciales estén igualmente espaciadas las una de las otras.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Olivos y D. Castro, Física electricidad para estudiantes de ingeniería, 1ra Edición, Ediciones Uninorte (2008).

J. wilson y A. Buffa , Física , 5ta Edición , Pearson Educacion (2003).

Paul G. Hewitt, Conceptos de Física, Edición en español, Limusa Noriega Editores (1999).