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LABORATORIO N°2 CAMPO ELECTRICO 1.RESUMEN: El campo eléctrico (región del espacio en la que interactúa la fuerza eléctrica)es un campo físico que se representa por medio de un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica Se puede describir como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:

En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético Fμν Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, solo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético. Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832. La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.

OBJETIVOS 

Interpretar la definición de campo eléctrico a través de la experimentación.

FUNDAMENTO TEORICO Las fuerzas ejercidas entre sí por las cargas eléctricas se deben a un campo eléctrico que rodea a cada cuerpo sometido a carga, cuya intensidad está dada por la intensidad del campo eléctrico.

No obstante, el campo eléctrico no solo se ve determinado por la magnitud de la fuerza que actúa sobre la carga sino también por su sentido, por los tantos campos eléctricos se representan en forma de líneas de campo, que indican el sentido del campo. La forma de un campo eléctrico está aquí determinada por la forma geométrica de las cargas que generan el campo, al igual que por la posición que adopten entre ellas, las líneas de campo indican, en cada punto del mismo sentido de la fuerza eléctrica.

Al respecto las siguientes imágenes muestran el campo eléctrico de una carga puntual positiva izquierda y el de una carga puntual negativa derecha. Las líneas de campo se desplazan en este caso en forma de rayos que salen hacia el exterior a partir de la carga. El sentido de las líneas de campo (indicado por flechas) señala, de acuerdo a la convención establecida, el sentido de la fuerza de una carga positiva (en cada caso pequeñas cargas puntuales en las imágenes); esto significa que las líneas de campo parten cada de una carga positiva (o del infinito) y terminan en una carga negativa. La densidad de las líneas de campo indica correspondientemente la intensidad del campo eléctrico; aquí, esta decrece al alejarse de la carga puntual. Si se encuentran cargas positivas y negativas repartidas uniformemente sobre dos placas de metal colocadas frente a frente, en paralelo, como es el caso del condensador de placas planas paralela, entre ambas superficies se generan líneas de campo eléctrico paralelas, como se muestra en la figura. Estas líneas de

campo parten de la placa con carga positiva y terminan en la placa de carga negativa.

CUESTIONARIO 1. ¿qué valor tiene el campo fuera de las placas del capacitor? tiene menos valor que en el centro entre las dos placas, ya que como la ecuación muestra que depende de las distancias que las separa a mayor distancia menos fuerza y a menor distancia más fuerza

2. ¿Cómo es el campo cerca de los bordes del capacitor (efecto de bordes)? El efecto punta es un efecto físico que se produce por la acumulación de carga en esa parte de un cuerpo. Cuando un material posee carga eléctrica esta se distribuye por todo el cuerpo (superficie, si se trata de conductores). La densidad de carga es la carga por unidad de volumen o superficie en el cuerpo de manera que, si la carga se distribuye en el cuerpo, su densidad será mayor en las zonas de menos volumen o menos superficie. Por esto se produce una acumulación de carga en las zonas del material acabadas en punta donde su volumen es menor y se concentra mayor cantidad de carga, de manera que, si el material está expuesto a un campo eléctrico externo, tenderá a interactuar con éste por la zona de mayor densidad de carga, es decir, en la punta. Debido al "efecto punta" cuando nos encontramos en una tormenta de rayos no debemos levantar los brazos hacia arriba y no se deben despegar demasiado del cuerpo, ya que podríamos acumular carga en nuestro cuerpo, y por efecto punta podríamos atraer la descarga de un rayo. En estos casos lo más recomendable es colocarse de rodillas y pegar los brazos al cuerpo, para estar al máximo contacto con el suelo (tierra) y en caso de no perder nuestra carga con el suelo, no inducirla con nuestros brazos.

3. ¿qué semejanza y diferencia hay entre un campo eléctrico y un campo gravitatorio? Semejanzas: a) Ambas interacciones se explican mediante leyes empíricas que tienen forma similar. Son proporcionales a la magnitud que produce la interacción (masa o carga), e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que separa ambos cuerpos (se dice que son de tipo Newtoniano) b) El hecho de que la expresión de la fuerza sea muy similar en ambas interacciones, hace que la intensidad de campo, el potencial y la energía potencial tengan también expresiones muy parecidas c) Ambas son interacciones centrales. Las líneas de campo convergen en un punto, donde está s i tuada la masa o carga que crea el campo. d) Ambas tienen alcance infinito, disminuyendo su intensidad con el cuadrado de la distancia que separa los cuerpos. e) Ambas son interacciones conservativas (mantienen constante la energía mecánica). Eso hace que para ambas interacciones puedan definirse funciones potenciales asociadas (potencial, energía potencial) que simplifican el cálculo del trabajo realizado en los desplazamientos. DIFERENCIAS. La principal diferencia estriba en la magnitud que genera el camp o. El campo gravitatorio es producido por la masa, que es siempre positiva. La carga eléctrica, causa del campo gravitatorio, puede ser positiva o negativa. Esto trae como consecuencias a) La interacción gravitatoria siempre es atractiva, mientras que la electrostática puede ser atractiva o repulsiva, dependiendo del signo de las cargas. b) El campo gravitatorio solo tiene sumideros de líneas de campo (las masas), mientras que el campo electrostático puede tener tanto sumideros (cargas -) como fuentes de campo (cargas +)

c) Como consecuencia de las dos características anteriores: la interacción electrostática entre dos cargas puede sufrir apantallamiento por parte otras cargas eléctricas que se encuentren entre ellas. Esto no sucede con la interacción gravitatoria. d) Existen cuerpos neutros (con igual o n

de cargas + y -) que no se ven afectados por la interacción electrostática. Sin embargo, todos los cuerpos tienen masa, y se ven afec tados por la interacción gravitatoria (se dice que es universal).

4. 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 eléctrico seria el mismo en esa determinada región del espacio por que la carga mantiene su valor

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BIBLIOGRAFIA Guía de laboratorio de física 1200 ING RAUL CHURA MIRANDA