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Cuestionario Laboratorio 2 Fisica 3
Física 3 (Universidad Nacional Mayor de San Marcos)
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CUESTIONARIO.
1. Determinar la magnitud del campo eléctrico entre las líneas equipotenciales ¿el campo
eléctrico es uniforme? ¿por qué?
El campo eléctrico es uniforme, si porque en cada puntos de las líneas equipotenciales a
una misma distancia el valor de la intensidad de campo no varía (salvo un par de medidas
en las cuales el margen de error es pequeño, lo cual nos permite decir que es uniforme) y
teniendo una única dirección en cada punto del campo.
2. En su gráfica, dibuje algunas líneas equipotenciales para el sistema de electrodos que
utilizo.
Las líneas equipotenciales fueron graficadas en el papel milimetrado la cual está esta
adjunta en el archivo.
3. ¿Cómo serían las líneas equipotenciales si los electrodos fueran de diferentes formas?
Las líneas equipotenciales tomaran la forma del electrodo. Así si el electrodo es una placa
rectangular las líneas equipotenciales serán rectas paralelas, si el electrodo es una placa
circular las líneas equipotenciales tendrían forma circular
La mejor forma de representar como el potencial eléctrico varia a través de un objeto
cargado es encontrando las regiones donde el potencial es el mismo. Estas regiones son
conocidas como superficies equipotenciales. En dos dimensiones se pueden representar
con líneas.
Mucho cuidado ya que en los diagramas pueden parecer que se están representando
figuras de dos dimensiones, mientras que en realidad se están representado superficies de
tres.
4. ¿Por qué nunca se cruzan las líneas equipotenciales?
Nunca se cruzan, pues si lo hicieran, no podrían determinar la dirección que tendría la
fuerza sobre una carga en el punto de intersección. Como la fuerza en cualquier punto solo
puede tener una sola dirección, es evidente que las líneas de campo jamás se cortan.
Tampoco es posible que dos líneas equipotenciales diferentes se crucen ya que estas
siempre son perpendiculares a las líneas de fuerza en consecuencia, son paralelas entre sí.
Por otro lado, normalmente un electrodo produce líneas de fuerza dirigidas desde una
carga positiva a una negativa, todo ello representa el campo eléctrico, su dirección, su
densidad y comúnmente no se altera su estado normal ya que hay otras cargas que
pueden originar un total desequilibrio en este sistema.
Consideremos que las líneas de fuerza se cruzan; entonces como son líneas diferentes.
Se sabe que para trasladar un punto a su mismo punto el trabajo es cero porque en si no
se mueve la partícula de prueba; entonces W=0
Las líneas equipotenciales no se cruzan, ya que tendríamos en un punto, dos valores
diferentes de potencial eléctrico. Es decir, tendríamos dos valores diferentes de campo
eléctrico para un mismo punto y eso es imposible.
5. Si Ud. imaginariamente coloca una carga de prueba en una corriente electrolítica ¿Cuál
será su camino recorrido?
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Como las líneas de fuerza se dirigen desde el electrodo positivo al electrodo negativo,
entonces si una carga esta cargada positivamente se dirigirá hacia el electrodo negativo y si
esta cargada negativamente se dirigirá hacia el electrodo positivo, si esta carga tiene su
valor a cero no se desplazara se mantendrá fija.
6. ¿Por qué las líneas de fuerza deben formar un ángulo recto con las líneas
equipotenciales cuando las cruzan?
Ninguna de las líneas de fuerza empieza o termina en el espacio que rodea la carga. Toda
línea de fuerza de un campo electrostático es continua y empieza sobre una carga positiva
llegando a una carga negativa en el otro.
Como la energía potencial de un cuerpo cargado es la misma en todos los puntos de la
superficie equipotencial dada, se deduce que no es necesario realizar trabajo (eléctrico)
para mover un cuerpo cargado sobre tal superficie. De ahí que la superficie equipotencial
que pasa por un punto cualquiera ha de ser perpendicular a la dirección del campo en
dicho punto. Las líneas de campo y de la superficie equipotencial son, en consecuencia,
perpendiculares entre sí.
7. El trabajo realizado para transportar la unidad de carga de un electrodo a otro es:
si se considera el trabajo realizado para transportar una carga desde un punto hasta otro
en línea recta, bajo la acción de un campo eléctrico generado por otra carga, ese trabajo
dependerá de la fuerza ejercida. Esta fuerza, por la ley de Coulomb, será el producto de las
cargas dividido por el cuadrado de la distancia. Y así el trabajo será el resultado de
multiplicar la fuerza por la distancia recorrida.
Dividiendo ese trabajo por la carga que transportamos, se obtiene el llamado “potencial
eléctrico” en el punto en el que estamos. Ese potencial se mide en juls/coulombs, unidad
conocida como “voltios”.
El trabajo realizado para transportar la unidad de carga entre dos puntos dentro de un
campo eléctrico es igual a la diferencia de potencial entre esos dos puntos.
El potencial es una magnitud escalar (no vectorial), es decir, tiene un módulo (intensidad)
pero no tiene dirección.
No debe confundirse el potencial eléctrico en un punto con la energía de una carga puesto
en ese punto.
8. Siendo
E=
V B−V A
d
, el error absoluto de E es:
Tomando como ejemplo el campo 3:
El valor real es E = 2.5 V/m
El valor medido es E = 2.8 V/m
Error absoluto = |2.5 – 2.8 | = 0.3
9. El error relativo de la medida de E es:
Tomando como ejemplo el campo 3:
El error absoluto = 0.3
El valor real es E = 2.5 V/m
Error relativo = 0.3/2.5 = 0.12
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10. ¿Qué semejanzas y diferencias existe entre el campo eléctrico y un campo gravitatorio?
SEMEJANZAS
Campo eléctrico: El campo eléctrico es conservativo, el trabajo realizado por un agente
externo para trasladar una carga de prueba de un punto a otro no depende de la
trayectoria recorrida, sino solamente de las posiciones inicial y final.
Si colocamos una carga de prueba dentro del campo eléctrico, esta experimenta una fuerza
(de atracción o repulsión).
El campo eléctrico puede representarse mediante líneas de fuerza saliendo de la fuente
que lo genera (si tiene carga positiva); o entrando (si la carga es negativa).
Campo gravitatorio: también es conservativo. El W para mover una masa de prueba solo
depende de las posiciones inicial y final.
Si colocamos una masa de prueba dentro del campo gravitarío (en un punto donde el
campo no es nulo), esta también experimenta una fuerza, pero en este caso siempre es de
atracción.
El campo gravitatorio puede representarse mediante líneas de fuerza.
DIFERENCIAS
Campo eléctrico: se presenta solo en cuerpos cargados eléctricamente, si un cuerpo no
tiene carga, este no genera campo eléctrico.
Campo gravitatorio: un cuerpo cualquiera necesariamente genera campo gravitatorio,
aunque este no se pueda percibir en cuerpos de masa pequeña.
11. Si el potencial eléctrico es constante a través de una determinada región del espacio
¿Qué puede decirse acerca del campo eléctrico en la misma? Explique
El campo es nulo, por definición, el campo es igual al negativo del gradiente del potencial
(φ):
E = − ∇φ.
En caso contrario, el gradiente es una especie de derivada espacial (tridimensional), un
vector, cuya dirección corresponde a la de la región del espacio en la que el cambio del
campo es máximo. NO es una derivada respecto al tiempo. Si el potencial es constante en
una región dada del espacio, su derivada será cero en cualquier dirección que se elija. Esto
implica que el gradiente de dicho potencial es cero, y por tanto el campo es también cero.
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