LINEAS DE CAMPO EXPERIMENTALES


Introducción


Después de haber comprendido los conceptos de  electricidad en la antigüedad un científico llamado Michael Faraday 1820, Descubrió un método para describir gráficamente propiedades físicas. La mejor forma que Faraday haya contribuido en su investigación fue una línea, el cual las llamo líneas de fuerza. Son líneas imaginarias  que describen un cambio de dirección de las fuerzas al pasar en un punto a otro.

Por lo anterior vamos a demostrar las líneas de campo  por medio de un montaje muy sencillo y fácil de usar, con esto podemos mirar cómo se comportan las líneas en ciertas condiciones y posiciones.


Resumen


Mediante la práctica experimental, se presentó con fin de estudiar los comportamientos grafico de las líneas de carga eléctrica, donde se expuso con diferentes electrodos cierta cantidad de líneas de carga eléctricas finitos, mostrando su representación gráfica de su posible patrón respecto al campo expuesto. Se mira el patrón de movimiento generado, el cual con ayuda de pequeñas partículas de Fécula se observa su comportamiento simétrico de sus líneas de carga eléctrica. Se realiza la formulación de hipótesis previas para intentar hallar punto de vista hipotéticos de cómo se desarrollaran los resultados según la practica en laboratorio. Se aprecia y se compara las hipótesis con los resultados obtenidos en la práctica


Marco teórico


Líneas y campo eléctrico.

Las líneas de campo son una representación visual, en donde se puede observar el movimiento electroestático, magnético  o el mapa de campo. En la visualización grafica se observan en general líneas de fuerzas. Las líneas de campo siendo una representación visual del comportamiento electroestático, no se consideran representaciones de trayectorias, esto quiere decir que no define el movimiento de una partícula aunque se visualice así en una práctica experimental .Esto se usa en la práctica experimental para ver el comportamiento del campo eléctrico (posee magnitud y sentido), ya que el campo representa la ubicación de las líneas de campo eléctrico. De lo anterior se puede concluir que el campo eléctrico es un vector tangente a las líneas de campo eléctrico en cualquier de sus punto uniformemente.


Líneas de campo eléctrico


Las líneas de campo eléctrico no son partículas u objetos físicos, son representaciones gráficas para ver representaciones cualitativas del campo eléctrico. Se puede ver líneas finitas simétricas que parten de la polaridad de las cargas, donde el campo existe en todos los puntos.


Esquematización de líneas de campo eléctrico


Para realizar una línea de campo eléctrico se debe identificar la carga positiva y la carga negativa, donde se trazan las líneas simétricas, siendo de igual magnitud. Si existe en alguna de las cargas un exceso y que las líneas de campo eléctrico ya estén completas en la otra carga, esas líneas de campo se disipan en el espacio y tienden al infinito. Se debe tener una proporcionalidad de la magnitud de la carga positiva y negativa. Estas condiciones se conocen como dipolo eléctrico.
Cargas puntuales


Una carga puntual es un punto hipotético de una carga eléctrica sin volumen alguno, por lo general la carga puntual es relativamente pequeña a la distancia  de su separación. Una carga al no poseer volumen y por lo tanto densidad se considera con una magnitud infinita, lo que las hacen cargas ficticias.



Figura No [1] Cargas eléctricas puntuales

Ley de coulomb

La ley de coulomb es la clara conceptualización del comportamiento de dos cargas eléctricas puntuales, los cuales se pueden explicar por su forma atómica, ya que en su interior almacenan una cantidad necesaria de electrones y protones, ya que estas últimas son positivas y negativas. Siendo el trabajo de Coulomb la formulación de ecuación para hallar el valor de las fuerzas de una carga, siendo esta una estrecha relación entre la carga eléctrica y la distancia de cada una de ellas. La ecuación planteada por Coulomb es.
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Ecuación No [1] Representación matemática de la ley de Coulomb de fuerzas entre dos cargas puntuales.
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Un concepto clave de la elelectrostática es que, las partículas a analizar en la ley de Coulomb están en reposo por lo cual se puede analizar hipotéticamente su fuerza ejercida y por último se debe tener en cuantas que la fuerza eléctrica es un producto vectorial en donde se incluye , el sentido de la carga eléctrica su magnitud y dirección


Materiales


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 Imagen [1] Materiales implementados en la practica experimental
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Fuente de alto voltaje: Es un elemento que permite la conductividad de voltios de su fuente a otro sistema determinado.



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Imagen [1,1] fuente de poder
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Fécula: La fécula es un elemento de prueba que se usa para ver el comportamiento gráfico del campo eléctrico y las líneas de campo eléctrico




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Imagen No [ 2],  fécula y aceite
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Aceite: Es un líquido viscoso que permite el flujo de carga eléctrica en el campo, el cual se disipa uniformemente.

Electrodos de diferente simetría: Son siesas metálicas que permiten la conductividad de la carga eléctrica entre distintos polos de ello, por lo general se presenta mayor flujo en las puntas de cada electrodo 



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Imagen No [3] Electrodos circulares

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Imagen No [4]  Electrodos lineales

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Imagen No [5], electrodos en v

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Metodología


En este laboratorio vamos a definir unos conceptos sobre líneas de fuerza o también líneas de campo, esto lo demostraremos con un recipiente lleno de aceite, en el aceite vamos a introducir dos cables, que tienen diferentes simetría, el cual uno está cargado positivo y el otro negativo, al prender la fuente de energía la fécula que está en el aceite comienza a tener un comportamiento extraño.
Por lo tanto vamos a describir el comportamiento de la fécula con diferentes factores como es la distancia entre los puntos, y diferentes simetrías. Esto nos lleva a tener una idea de las líneas de campo antes de ver la fécula interactuando sobre él, antes de ver la interacción de la fécula con las dos cargas debemos tener bosquejado una idea de cómo se va comportar las líneas de campo con respecto a su simetría.


Hipótesis


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Imagen No [7],  hipótesis de las líneas de campo antes de la experimentación
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1) En la práctica las líneas de campo tendrán las siguientes formas  Imagen No [7]
2) La distancia es factor importante en las líneas de campo
3) Las líneas de campo son equidistantes



Resultados


Cuando se expone carga por medio de los electrodos se nota cosas peculiares, tales que cuando  se aumenta la carga la fécula va tomando cierto comportamiento, al seguir aumentando se ve como la fécula muestra una serie de hondas, además cuando los electrodos están más cerca, se ve como aumenta la movilidad de la fécula, de ay se puede concluir que la distancia es un factor demasiado importante en las líneas de campo, cuando se tomaron los electrodos en forma de v, se notó como en las puntas, la fécula a una carga alta pasaba más fácil, y las líneas de campo eran bastante visibles, lo cual era muy diferente en el medio de estos electrodos, ya que la distancia era lejana casi no se notaba como se movían, el caso de los electrodos en paralelo ( dos barras separadas paralelamente) las líneas de campo eran prácticamente iguales, pero al acercar las puntas cambiaba, por último los electrodos en forma circular, al ser equidistantes las líneas tendían a ser  iguales, del radio del centro hacia afuera.
Según la teoría y el modelo ideal las hondas deben ser equidistantes de la lineal del centro, pero la fécula al tener materiales y  partículas lo cual distorsionan la vista de las líneas de campo, también toca observar que los electrodos no van estar con medidas iguales, lo cual indica que la distancia va variar.

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Imagen No [6] Líneas de campo de los diferentes electrodos.

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Conclusiones


Las líneas de campo se verán más, cuando la distancia entre los dos electrodos sea más cercana, es decir cuando la distancia tienda a cero, la fuerza de las cargas va tender a infinito.
Las líneas de campo dependen de la simetría de los electrodos, no será igual los electrodos circulares a los de líneas paralelas.
Las líneas de campo tendrán que ser equidistantes a la distancia que hay entre los dos puntos de los electrodos.
Las líneas de campo fueron diferentes a las de las hipótesis en los electrodos en forma de V y circular.


Bibliografia 

[1]Libro de sera 5ta edicion cap No 6,electricidad 
[2] Alonso Marcelo - Fisica Vol II - Campo y lineas de campo electricas


Infografia 




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