practico 3 fisica editadooo....many

8/19/2019 Practico 3 Fisica Editadooo....Many

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PRACTICA Nro 3

“CAMPO ELECTRICO”

3.1 Fundamento teórico.-

El campo eléctrico es el espacio vectorial que rodea a una carga y en cuya vecindad ocurren fenómenos

eléctricos. Este campo vectorial tiene magnitud, sentido y dirección, es posible detectarlo si en esa zona

se dejan en reposo una carga de prueba (+), y si se observa que sobre este espacio considerado eiste

una fuerza en la dirección del campo eléctrico, entonces este efecto delata la presencia de un campo

eléctrico en esa región.

Lnea! de "uer#a.- !as l"neas de fuerza son #ipotéticas y constituyen una manera conveniente de

representar al campo eléctrico, también denominadas l"neas de campo eléctrico o patrones de campo

eléctrico, se definen como el camino que recorre el vector campo eléctrico E, siendo el vector E, tangente

en un punto a la l"nea. !a figura muestra la relación entre el vector campo E y las l"neas de fuerza.

Re$ación de $nea! de "uer#a e inten!idad de cam%o e$&ctrico

C'$cu$o de$ Cam%o E$&ctrico E( a %artir de$ Potencia$ E$&ctrico ).- !a relación entre el campo E y el

potencial $ est% dado por&

V =−∫ Edl

'ónde&$ otencial eléctricoE *ntensidad de campo eléctricodl 'iferencial de trayecto tomado sobre la l"nea de fuerza, su sentido es opcional, puede tomarse en

sentido de la intensidad de campo eléctrico o en sentido contrario.

i introducimos l"mites, se tendr% la diferencia de potencial $ entre los puntos a - b y la ecuación se

epresa de la siguiente manera&

∆ V =∫Va

Vb

dV =−∫a

b

E dl

uponiendo que el campo E es constante en todo el trayecto de integración y asumiendo que el %ngulo

entre E y dl es /00 se tendr%&

∫dV =−∫| E|∗|dl|cos1800=∫ E dl

'e donde se puede evaluar a E, obteniéndose entonces la siguiente ecuación&


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E=∫Va

Vb

dV

∫a

b

dl

C'$cu$o de$ cam%o E( a %artir de $a Le* de +au!!.- Es posible calcular E, si se cumple la condición de

ser constante en todos los puntos de la superficie cerrada, aplicando la !ey de 1auss, se tendr%&

ε0=∮

S

E . n .dA=Q

'ónde&

2 3arga neta encerrada en la superficie cerrada o superficie 1aussiana.

d4 Elemento diferencial de la superficie, tomado en la superficie 1aussiana.

n $ector normal (u sentido por convencionalismo siempre es #acia el eterior).ε0 ermitividad en el vac"o /.5 6 0 78 389:m8.

uperficie de integración que corresponde a la superficie que encierra a la carga.

4sumiendo que el %ngulo entre E y n es de cero grados y que E es constante en todos los puntos de la

superficie cerrada, es posible despejar a E de la ecuación, resultando la siguiente epresión&

E= Q

ε0∮

s

❑

dA

C'$cu$o de$ cam%o e$&ctrico “E” a %artir de $a "uer#a * $a car,a.- i una prueba de carga ;q< se coloca

en una zona donde eiste un campo eléctrico dic#a fuerza eperimentar% una fuerza eléctrica = cuyo

sentido depende del signo de la carga de prueba.

i la carga de prueba ;q< es positiva el sentido de = es igual al de E y si q es negativa, = y E tienen

sentidos contrarios, en ambos casos la dirección de = y E es la misma

>atem%ticamente podemos epresar E como&

E= limq→0

F

q

3. O/eti0o ,enera$.-

Estudiar el efecto de una cargar eléctrica sobre un #az de electrones.

3.3 O/eti0o! e!%ec"ico!.-

• !ograr un flujo de electrones a través de un tubo de rayos catódicos.

• 'esviar el flujo de electrones mediante un campo eléctrico.


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• 4nalizar el movimiento y desviación de un #az de electrones mediante las ecuaciones de movimiento

parabólico.

• >edir el campo eléctrico por dos métodos independientes

a) >ediante un an%lisis sistem%tico.b) >ediante la relación voltaje 7 campo.

• 3omparar los resultados obtenidos.

3. 2ia,rama de in!ta$ación.-

3. E4ui%o * materia$ uti$i#ado.-

7 ?ubo de rayos catódicos.7 =uente de tensión de @A0$7 Begulador de $oltaje7 >ult"metro7 3alibrador7 3onmutador7 ensor de 3arga7 3ables7 Etensor de corriente

3.5 2e!cri%ción de $a %r'ctica.-

>edimos la desviación de un #az de electrones mediante un tubo de rayos catódicos, primero para una

velocidad constante ósea cuando el voltaje anódico $a es constante, iniciando el voltaje entre placas $d en 80

y aumentando A para C datos, tabulando estos datos en la primera tabla, lo mismo cuando el campo eléctrico

E es constante, solo que en este caso obtendremos C datos para la velocidad inicial puesto que ya no es

constante, inicializando el voltaje anódico $a en DA con un aumento de @ para C datos, y el voltaje entre

placas $d es constante.


4/15

btenemos por formulas los campos eléctricos E y E8 para ambas tablas, por ultimo calculamos la diferencia

relativa porcentual y graficamos voltaje entre placas vs desviación.

Pruea N6 1 Cam%o e$&ctrico a $a a$tura de im%acto 70e$ocidad con!tante )6 8 ctte.9

N6e

7C9

m7:,9

L

7m9

;

7m9

E1− E

2

E1

1.-

1 .

?

1 6

-

1 @

@ .

1

?

1 6

-

3 1

6 .

7 9

*

1 0

- 2

9 .

6

*

1 0

- 3 1.B6?16

-3

6 . 6

6 5 A B

3 6

16 3.161 31.3 5.5.- 1.66?16-3 1B B56.13 31.3 B.61

3.- .66?16-3 1@6 1151.16B1 31.3 @.1B1

.- .B6?16-3 1@B 1B6.6 31.3 6.B51

B.- 3.66?16-3 66 [email protected] 31.3 B1.1

.- 3.B6?16-3 6B 11.36 31.3 .13@5


5/15

3. C'$cu$o!.-

7 3%lculo de la desviación

x=v0 x∗t y=v0 y t +

1

2a t

2

ero& v0 x=v0 v0 y=0

x=v0∗t

1 y=

1

2a t

2

'espejando t en y reemplazando en 8&

t = x

v0

y=1

2a ( xv0 )

2

3

i&−¿∗ E F =e¿

F =m∗a igualando ambas&

e−¿∗ E

ma=¿

ustituyendo @ en F&

e−¿∗ E

2m v0 x

2

y=1

2¿

B

e−¿ E l

mv0

2e−¿ E

2m v0

=¿

tgα =( dydx ) x →1=¿

y p−¿ y l L

tgα =¿igualando ambas&

y p−¿ y l

L¿

e−¿ E l

mv0¿

como yp GG yl entonces yp - yl yp&

e−¿ E l L

m v0

2

y p=¿

Cuando la velocidad es constante:

Ca$cu$o de E1 %or e$ !e,undo m&todo

E1(1)=

vd1

d


6/15

E1(1)=

20

0.00785 E1(1)=1109.467 V/m

E1(2)=

vd2

d

E1(2)=25

0.00785 E1(2)=1941.568 V/m

E1(3)=

vd3

d

E1(3)=30

0.00785 E1(3)=2218.955 V/m

E1(4)=

vd 4

d

E1(4)=35

0.00785 E1(4)=2496.302 V/m

E1(5)= vd5

d

E1(5)=40

0.00785 E1(5)=2773.669 V/m

E1(6)=

vd6

d

E1(6)=45

0.00785 E1(6)=3328.402 V/m

Ca$cu$o de E %or e$ %rimer m&todo

rimero 3alculamos $o


7/15

$o

2∗V a∗¿

e−¿

m

¿√ ¿

$o

√2∗175∗1.6 x10

−19

9.1 x10−31 $o

√ 5.600

−17

9.1 x10−31 $oD/@@C@A.@0C m9s

'espués calculamos E8

E8()

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo2

¿

E8()4 x10

−3∗9.1 x10−31∗(7844645.406)2

1.6 x 10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x10−3 E8()

2.24 x 10−19

1.069056 x10−22

E8()805A.F0CA :93

E8(8)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo2

¿

E8(8)3.5 x10

−3

∗9.1 x10−31

∗(7844645.406)2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x 10−3 E8(8)

1.96 x10−19

1.069056 x10−22

E8(8)/FF.F5F8 :93

E8(F)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo2

¿

E8(F)

4 x10−3∗9.1 x10−31∗(7844645.406)2

1.6 x 10−19

∗9.6 x10−3

∗69.6 x10−3

E8(F)

2.24 x 10−19

1.069056 x10−22

E8(F)805A.F0CA :93

E8(@)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo2

¿


8/15

E8(@)4.5 x10

−3∗9.1 x 10−31∗(7844645.406 )2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x10−3 E8(@)

2.52 x10−19

1.069056 x10−22

E8(@)8FAD.85/ :93

E8(A)e

−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo2

¿

E8(A)5 x 10

−3∗9.1 x10−31∗(7844645.406)2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x 10−3 E8(A)

2.80 x10−19

1.069056 x10−22

E8(A)8C5.FF :93

E8(C)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo2

¿

E8(C)6 x 10

−3∗9.1 x10−31∗(7844645.406)2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x10−3 E8(C)

3.36 x10−19

1.069056 x10−22

E8(C)[email protected]/ :93

Ca$cu$o de $a 2i"erencia Re$ati0a >

E1(1)− E2(1) E1(1) 600H

2547.7707−2095.30652547.7707 600H 1.@355>

E1(2)− E2(2)

E1(2) 600H

3184.7134−1833.39323184.7134 600H 1B.36>

E1(3)− E2(3) E1(3)

600H


9/15

3821.6561−2095.30653821.6561 600H 15.6B1>

E1(4)− E2 (4 )

E1

(4

)

600H

4458.5987−2357.21984458.5987 600H 1.3B613>

E1(5)− E2(5) E1(5)

600H

5095.5414−2619.1331

5095.5414 600H [email protected]>

E1(6)− E2(6)

E1(6) 600H

5732.4841−3142.95985732.4841 600H 1.@6>

Cuando el campo eléctrico es constante:

Ca$cu$o de E1 %or e$ !e,undo m&todo

E

vd

d

E

30

0.00785 EF/8.CAC0A $9m

Ca$cu$o de E %or e$ %rimer m&todo

rimero 3alculamos $o


10/15

$o()

2∗V a(1)∗¿

e−¿

m

¿√ ¿

$o()

√2∗175∗1.6 x10

−19

9.1 x10−31 $o()

√ 5.600

−17

9.1 x10−31 $o()D/@@C@A.@0C

m9s

$o(8)

2∗V a(2)∗¿

e−¿

m

¿√ ¿

$o(8)

√

2∗179∗1.6 x10−19

9.1 x10−31

$o(8)

√

5.728−17

9.1 x10−31

$o(8)D5FFD5.5CA

m9s

$o(F)

2∗V a(3)∗¿

e−¿

m

¿√ ¿

$o(F) √2∗184∗1.6 x10−19

9.1 x10−31 $o(F) √

5.888−17

9.1 x10−31 $o(F)/0@F/FA.5@A

m9s

$o(@)

2∗V a(4)∗¿

e−¿

m

¿√ ¿

$o(@) √2∗189∗1.6 x10−19

9.1 x10−31 $o(@) √

6.048−17

9.1 x10−31 $o(@)/[email protected]@C

m9s

$o(A)

2∗V a(5)∗¿

e−¿

m

¿√ ¿


11/15

$o(A) √2∗194∗1.6 x10−19

9.1 x10−31 $o(A) √

6.208−17

9.1 x10−31 $o(A)/8A5A8C.CF@

m9s

$o(C)

2∗V a(6)∗¿ e−¿

m

¿√ ¿

$o(C) √2∗199∗1.6 x10−19

9.1 x10−31 $o(C) √

6.368−17

9.1 x10−31 $o(C)/FCA8/C.D8@

m9s

'espués calculamos E

E8()

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo(1)2

¿

E8()6 x 10

−3∗9.1 x10−31∗(7844645.406)2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x10−3 E8()

3.36 x10−19

1.069056 x10−22

E8()[email protected]/ :93

E8(8)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo(2)2

¿

E8(8)7 x 10

−3∗9.1 x10−31∗(7933791.965)2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x 10−3 E8(8)

4.0096 x 10−19

1.069056 x10−22

E8(8)FDA0.A5/D :93

E8(F)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo(3)2

¿

E8(F)7.5 x10

−3∗9.1 x10−31∗(8043835.945)2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x 10−3 E8(F)

4.416 x 10−19

1.069056 x10−22

E8(F)@F0.D@D :93


12/15

E8(@)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo(4 )2

¿

E8(@)8 x 10−3∗9.1 x10−31∗(8152394.646)2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x10−3 E8(@)

4.8384 x 10−19

1.069056 x10−22

E8(@)@A8A./C8 :93

E8(A)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo(5)2

¿

E8(A)

6.5 x 10−3∗9.1 x10−31∗(8259526.634 )2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x10−3 E8(A)

4.0352 x 10−19

1.069056 x10−22

E8(A)[email protected]@A0 :93

E8(C)

e−¿∗l∗ L

y p1∗m¿ vo(6)2

¿

E8(C)5.5 x10

−3∗9.1 x10−31∗(8365286.724 )2

1.6 x10−19∗9.6 x10−3∗69.6 x10−3 E8(C)

3.5024 x 10−19

1.069056 x10−22

E8(C)F8DC.C@ :93

Ca$cu$o de $a 2i"erencia Re$ati0a >

E1(1)− E2(1) E1(1) 600H

5732.4841−3142.95985732.4841 600HD/.88CD>

E1(2)− E2(2)

E1(2) 600H

5732.4841−3750.59875732.4841 600H B.61>


13/15

E1(3)− E2(3)

E1(3) 600H

5732.4841−4130.74715732.4841 600H @.1B1>

E1(4)− E2 (4 ) E1(4 ) 600H

5732.4841−4525.86215732.4841 600H 6.B51>

E1(5)− E2(5) E1(5) 600H

5732.4841−3774.54505732.4841 600H B1.1>

E1(6)− E2(6) E1(6)

600H

5732.4841−3276.16145732.4841 600H .13@5>

3.16+ra"ica!ara la tabla (3uando la velocidad inicial es constante)


14/15

0 0 0 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

0

10

20

30

40

50

Vd (vs) Yp

ara la tabla 8 (3uando el campo eléctrico 3onstante)

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

0

0

0

0

0

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

Vd (vs) Yp

3.11Cue!tionario.-

1.- La de!0iación de e$ectrone! !e $o,ra a tra0&! de un tuo de ra*o! catódico!. Da,a una re0e

de!cri%ción de !u "uncionamiento.

R.- !os rayos catódicos permiten visualizar mediante un #az de rayos catódicos constantes dirigidos contra

una pantalla de vidrio recubierta de fosforo y plomo. El fosforo permite reproducir la imagen proveniente del


15/15

#az de rayos catódicos mientras que el plomo bloquea los rayos I para proteger al usuario de sus

radiaciones.

.- Cu'$ e! $a a%$icación m'! im%ortante de$ tuo de ra*o! catódico!.

R.- e emplea principalmente en monitores, televisores y osciloscopios, aunque en la actualidad se est%

sustituyendo paulatinamente por otras tecnolog"as.

3.- La 0e$ocidad de !a$ida de $o! e$ectrone! re%re!enta a $a 0e$ocidad de $a $u#

R.- :o, puesto que esta no se puede propagar m%s r%pido que la velocidad de la luz.

.- La 0e$ocidad de $o! e$ectrone! e! directa o in0er!amente %ro%orciona$ a$ 0o$ta/e de $a! %$aca! 4ue

,eneran e$ cam%o e$&ctrico.

R.- Es directamente proporcional.

B.- Ge %odr' Hacer 4ue $a de!0iación de $o! e$ectrone! !ea Hacia otro !entido Cómo.

R.- ", disminuyendo el voltaje en vez de aumentar.

.- A ma*or 0o$ta/e ma*or 0e$ocidad.

R.- eso es cierto a mayor voltaje mayor velocidad por que al suministrar mas voltaje mas velocidad osea la

velocidad aumenta.

3.1Conc$u!ión.-

'espués de #aber logrado un flujo de electrones mediante un campo eléctrico a través de un #az de

rayos catódicos podemos concluir que&

4 medida que sube el voltaje, la desviación aumenta esto para el caso en que la velocidad inicial esconstante, para el caso en que el campo eléctrico es constante, si el voltaje entre placas es constante y el

voltaje anódico aumenta gradualmente, la desviación aumenta #asta un punto medio del valor del voltaje

anódico y después decae.ara el primer método, el campo eléctrico aumenta a medida que la velocidad inicial se #ace mayor,

influyendo en esta el voltaje anódico, es decir que a mayor voltaje anódico mayor velocidad, a mayor

velocidad mayor campo eléctrico.ara el segundo método, el campo eléctrico aumenta a medida que el voltaje entre placas es mayor.En ambas tablas los resultados en los errores porcentuales no pasan del A0H, cabe mencionar que la

obtención de tan elevados resultados en los errores porcentuales se debe a una mala recolección de

datos ya sea a la #ora de medirlos o al introducir los voltajes.

3.13i$io,ra"a.-

="sica Jniversitaria ?omo ** ears 7 KemansLy

?eto de laboratorio de ="sica M%sica *** (;=* 800

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