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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