Campo Eléctrico

Campo Eléctrico
I.
Campo Eléctrico
Predicción
Considere una carga puntual con
q=+4 unidades. La x muestra el
lugar de una carga prueba con
q=+1 unidades.
A. En el diagrama, dibuje un
vector que muestre la fuerza
que experimenta la carga de
prueba localizada en el punto
x. Explique su razonamiento.
x
+4
1. ¿Cómo cambiaría su respuesta, si acaso cambia, si la carga prueba fuera de q=+2
unidades en lugar de q=+1 unidades? Explique
2. ¿Cómo cambiaría su respuesta, si acaso cambia, si la carga prueba fuera de q=+3
unidades en lugar de q=+1 unidades? Explique
B. Compare el cociente del vector fuerza que experimenta la carga prueba y la magnitud de
la carga prueba (Fq/qprueba).
El cociente que encontró se le conoce como el campo eléctrico debido a una carga puntual. El
campo eléctrico describe el cociente entre la fuerza que experimenta una carga prueba y la
magnitud de la carga prueba.
C. ¿La magnitud del campo eléctrico depende de la magnitud de la carga prueba con la que
se mide? Explique.
II.
Magnitud del campo eléctrico debido a una carga puntual.
Considere una carga puntual de
q=+1 unidades.
A. En el diagrama dibuje
vectores que representen el
campo eléctrico en cada
punto
x.
Explique
su
respuesta.
Predicción
x
x +1
x
1. ¿Cómo, si es que lo hace, cambiarían los vectores que dibujó si la carga de puntual
fuera de q=+2 unidades, en lugar de q=+1 unidades? Explique.
2. ¿Cómo, si es que lo hace, cambiarían los vectores que dibujó si la carga puntual
fuera de q=-1 unidades, en lugar de q=+1 unidades? Explique.
3. ¿Cómo cambiarían los vectores si la carga puntual se moviera una posición (en la
cuadrícula) hacia la derecha? Explique.
Pida ayuda a su instructor para ejecutar un programa y colocar una carga puntual de q=+1
unidades en el centro de la cuadrícula.
B. Tome un “sensor” de campo eléctrico y muévalo a diferentes posiciones. Describa lo que
ve en el monitor.
1. Explique el comportamiento del campo eléctrico, tanto en magnitud como en
dirección.
2. Coloque en el centro de la cuadrícula una carga q=+1 unidades, y para cada lugar
marcado con x del ejercicio anterior, coloque un “sensor” de campo y describa lo
que ve en la pantalla. Si hay inconsistencias con lo que usted predijo, corríjalas.
C. Mueva la carga q=+1 unidades un cuadro a la derecha, compare lo que observa con lo que
predijo en el inciso A.3. Corrija las inconsistencias que tenga.
Cambie la carga q=+1 unidades, por una carga q=-1 unidades.
D. Para cada lugar marcado con x del ejercicio anterior coloque un “sensor” de campo.
Compare los vectores con los obtenidos en el inciso B.2. ¿Es su respuesta en el inciso A.2
consistente con lo que observa en la pantalla? Explique
E. Estime el tamaño, en número de cuadros de la cuadrícula, de cada uno de los 3 vectores
obtenidos y llene la siguiente tabla
Distancia de la carga (cuadros)
Tamaño del vector (cuadros)
1
2
3
F. ¿Son los valores obtenidos consistentes con la Ley de Coulumb? Corrija si hay
inconsistencias.
III.
Superposición del campo eléctrico.
A. Considere que va a medir el campo eléctrico de múltiples cargas. En cada uno de los casos
siguientes, prediga la magnitud y dirección del campo eléctrico. No utilice el programa
hasta que se le indique.
1. Considere una carga
Predicción
puntual
de
q=-1
unidades como se
muestra.
Dibuje
x
x
x
vectores de campo
x
-1
eléctrico en cada lugar
marcado
con
Explique
razonamiento.
x.
su
Predicción
2. Considere una carga
puntual
de
q=+1
unidades como se
muestra.
Dibuje
vectores de campo
eléctrico en cada lugar
marcado
con
x.
Explique
razonamiento
x
x
+1
x
x
su
3. Considere dos cargas
Predicción
x
x
x
+1
x
-1
puntuales de q1=+1 y q2=-1 unidades como se muestra. Dibuje vectores de campo
eléctrico en cada lugar marcado con x. Explique su razonamiento.
B. Utilice el software para colocar
cargas como se mostró en el
inciso anterior A.3, y coloque
sensores de campo en los puntos
marcados con x. Dibuje lo que
observa. Mida (cantidad de
cuadros) el tamaño del vector de
campo que se tiene al centro en
la parte superior.
Observación
x
x
x
+1
x
-1
C. Compare lo que obtuvo con su predicción en el inciso A.3, corrija si hay diferencias.
D. Elimine las cargas positivas de la cuadrícula y compare lo que observa con la predicción
del inciso A.1. Si hay inconsistencias, corríjalas.
Mida (en cuadros) y observe la dirección del vector de campo en la posición central superior.
E. Ahora deje solo el arreglo del ejercicio A.2 (solo q=+1 unidades) y compare con su
predicción. Si encuentra discrepancias, corríjalas.
Mida (en cuadros) y observe la dirección del vector de campo en la posición central superior.
F. ¿Qué relación observa entre los vectores medidos en los incisos D y E y el vector que
predijo en el inciso A.3? Dibuje aquí los 3 vectores para ilustrar su respuesta.
G. ¿Cómo cambiaría las respuestas a los incisos D, E y F si en lugar de la carga de la derecha
de q=+1 unidades tuviera una de q=-1 unidades? Explique sus respuestas.
H. Utilice el software para verificar sus respuestas y resuelva las inconsistencias.