Guías de Prácticas de Laboratorio Número de Páginas: (2) 6 Laboratorio de: (5) FÍSICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Identificación: (1) Revisión No.: (3) 4 Fecha Emisión: (4) 2011/08/31 Titulo de la Práctica de Laboratorio: (6) SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Elaborado por: (7) ESPERANZA ALVAREZ G. Revisado por: (8) Carlos Roberto Hernández R. Aprobado por: (9) Comité de Departamento de Física Pagina 1 de 6
Control de Cambios Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisión Guía de práctica de laboratorio 0 30/11/07 inicial Porcentajes de Evaluación 1 30/06/10 Revisión general 2 07/06/12 Porcentajes de evaluación 3 07//06/12 Cambio de formato 4 30/10/15 Actualización Fase 1 5 13/12/17 Pagina 2 de 6
1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: (11) Departamento de Física 2. PROGRAMA: (12) Ingeniería: Multimedia, Civil, Mecatrónica, Industrial y Telecomunicaciones. 3. ASIGNATURA: (13) Laboratorio de Física Electricidad y Magnetismo 4. SEMESTRE: (14) Tercero, cuarto 5. OBJETIVOS: (15) 5.1 OBJETIVO GENERAL - Dibujar líneas de campo eléctrico para diferentes configuraciones de carga y encontrar magnitudes de campo eléctrico a partir de las líneas equipotenciales. - Encontrar superficies equipotenciales para diferentes distribuciones de carga 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Observar la variación del potencial eléctrico producido por distribuciones continuas de carga con diversas geometrías. - Hallar los puntos de igual potencial y trazar a partir de ellos las líneas equipotenciales. - Comparar la relación entre la forma geométrica de las distribuciones de carga y las líneas equipotenciales. - Dibujar las líneas de campo a partir de las líneas equipotenciales - A partir de una gráfica de voltaje en función de las coordenadas determinar la magnitud del campo eléctrico. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: (16) - Aplicar el conocimiento teórico de la Física en la realización e interpretación de experimentos. - Construir y desarrollar argumentaciones válidas, identificando hipótesis y conclusiones. - Demostrar destrezas experimentales y métodos adecuados de trabajo en el laboratorio. - Identificar los elementos esenciales de una situación compleja, realizar las aproximaciones necesarias y construir modelos simplificados que la describan para comprender su comportamiento en otras situaciones. - Demostrar hábitos de trabajo en equipo involucrando el rigor científico, el aprendizaje y disciplina. - Actuar con responsabilidad y ética profesional, manifestando conciencia de solidaridad y justicia y respeto por el medio ambiente. - Buscar, interpretar y utilizar literatura científica. Pagina 3 de 6
- Comunicar conceptos y resultados científicos en lenguaje escrito para su divulgación. - Utilizar las herramientas de programas o sistemas computación para el procesamiento de la información. 7. MARCO TEORICO: (17) Se desarrollará de acuerdo a preguntas o tópicos que el estudiante debe Consultar. - Definir potencial eléctrico. - Definir superficie equipotencial, y líneas equipotenciales. - Describir y explicar como varía la energía potencial de una partícula cargada al desplazarse sobre una superficie equipotencial - Investigar y dibujar las superficies equipotenciales para distribuciones cargadas : a) esférica, b) plana - Relacionar la dirección y sentido del campo eléctrico con base en los diagramas de las superficies equipotenciales. - Investigar como se pueden determinar las componentes del campo eléctrico con base en la función potencial eléctrico. 8. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS: (18) - Fuente de voltaje DC - Cables de conexiones, - Sonda - Voltímetro - Cubeta de vidrio - Agua sal - Electrodos de diversas geometrías - Papel milimetrado - Papel Conductor con electrodos impresos (Fase 1) 9. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR: (19) - Evitar que cuando los cables estén conectados a la fuente puedan hacer contacto y generar un corto - Evitar que los electrodos se muevan durante la medición. 10. CAMPO DE APLICACIÓN: (20) Pagina 4 de 6
A todo nivel de la Ingeniería aplicada y en la mayoría de cálculos teóricos que involucran el concepto de campos y potenciales, por ejemplo concepto de curvas de nivel. 11. PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES: (21) - Depositar agua en la cubeta hasta una altura aproximada de 0.5 cm, con una pequeña cantidad de sal. - Colocar los dos electrodos en forma de anillos en el agua sal y conectarlos a la fuente de voltaje - Colocar una hoja de papel milimetrado debajo del vidrio de tal manera que le permita observar claramente las posiciones de la sonda. - Conectar el voltímetro de acuerdo con el circuito de la figura 1 - Disponer en la fuente de tensión una diferencia de potencial menor de 10 voltios y conectar la fuente a los electrodos. - Conectar el extremo negativo (o común) del voltímetro al electrodo negativo. El extremo positivo del voltímetro, al que se llamará Explorador se mueve dentro del agua. Observar como varía el potencial cuando lo desplazamos del electrodo positivo al negativo. - Con el explorador busque en la cubeta puntos que tengan igual potencial, por ejemplo 2 voltios. Traslade esos puntos a una hoja de papel milimetrado.(tome por lo menos 8 puntos diferentes todos a 2 voltios). Únalos con una línea continua, línea equipotencial, - Repita la operación anterior para 5 voltajes diferentes. Varía el potencial al interior del anillo? Explique - Trazar las líneas de campo eléctrico de acuerdo al planteamiento teórico. - Repita el procedimiento anterior para electrodos de las siguientes formas: a) Dos láminas paralelas entre sí b) Una lámina y un anillo Pagina 5 de 6
c) Dos aros concéntricos - Para la configuración de las dos láminas paralelas realice una gráfica que indique como varía el voltaje (variable dependiente) con la distancia al electrodo negativo (variable independiente) para puntos ubicados en la línea que une los centros de las láminas. Con base en está gráfica como se puede determinar la magnitud del campo eléctrico? 12. RESULTADOS ESPERADOS: (22) Análisis de datos experimentales - Dibujar las líneas de campo para diferentes configuraciones geométricas de carga Conclusiones - De acuerdo a los objetivos planteados en la práctica, escriba las conclusiones correspondientes. 13. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA (23) 20% Presentación escrita del marco teórico de la práctica a desarrollar que incluye: portada, objetivos, desarrollo del marco teórico, procedimiento, bibliografía y webgrafía; y/o quiz. 80% Presentación escrita del informe de la práctica totalmente desarrollada, con adecuada ortografía y redacción que incluye: toma de datos, representación gráfica de los datos (tablas, graficas), análisis e interpretación de los datos y conclusiones. Nota: Cada práctica se evaluará en la escala de calificación de cero a cinco y la no asistencia del estudiante a la práctica implicará una nota de cero. La nota del corte del laboratorio corresponde al promedio de las notas de las prácticas que incluye la nota de la evaluación final en cada corte. 14. BIBLIOGRAFIA: (24) - SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol 2. Undécima Edición.Editorial Addison Wesley longman. México 2004. - SERWAY y JEWETT. Física Para ciencias e ingenierías Vol 2. México. Editorial Thomson. 2005 sexta edición. - http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campoelectricofuerza/fuerza.htm Pagina 6 de 6