guia de fisica 2 general

5/21/2018 Guia de Fisica 2 General

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1 Lic. Edy Cuevas Arizaca

UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA

MARIA

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS

FISICAS Y FORMALES

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE SISTEMAS

Guas de Prcticas de Fsica II

Edy Cuevas Arizaca

Arequipa Per

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PRESENTACIN

La Fsica es una ciencia destinada a encontrar las leyes que rigen el universo, por lo tanto se encarga de

explicar los diversos fenmenos naturales que ocurren a nuestro alrededor. Frecuentemente estos

fenmenos se dan en unas condiciones tales que su anlisis directo resulta ser complicado, por tal motivo

se hace necesaria la reproduccin del fenmeno de una manera idealizada para que podamos manipular

los diferentes factores que lo producen o afectan. El experimento es la experiencia cientfica en que se

provoca deliberadamente algn cambio y se observa o interpreta su resultado con la finalidad de

comprobar las leyes del electromagnetismo, para analizar la relacin entre variables.

Cualquier curso de Fsica que pretenda dar una formacin integral al estudiante debe permitirle realizar

los anlisis experimentales correspondientes, pues de otra forma difcilmente podr llegar a la

comprensin de las leyes naturales. La adopcin de una metodologa de investigacin cientfica en un curso

de Fsica experimental posibilita la adquisicin de una actitud cientfica que capacitara al estudiante para

comprender las principales leyes de la Fsica.

Esta gua ha sido diseada con el propsito de guiar al estudiante a travs del experimento de las

diferentes prcticas de Electromagnetismo y reflexin, refraccin. De tal manera que al participar

activamente en la adquisicin, anlisis y sntesis de los datos llegue por su propios medios a verificar o a

deducir los principios que rigen un fenmeno.

En esta gua encontrara una serie de experimentos de los temas tratados en las clases tericas. En la mayor

parte de los casos se trata de experimentos cuantitativos que requieren del manejo de instrumentos,

observacin, adquisicin de datos. Las prcticas se han diseado para ayudarle al estudiante a utilizar el

mtodo cientfico con el fin de procesar datos y obtener las leyes que rigen los fenmenos analizados.

Edy Cuevas Arizaca


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PRCTICAS DE LABORATORIO

Prctica 1 Electrosttica. 5

Prctica 2 Instrumentacin Elctrica. 10

Prctica 3 Carga Elemental. 19

Prctica 4 Superficies Equipotenciales. 24

Prctica 5 Capacitancia y Dielctricos.

Prctica 6 Ley de Ohm. 29

Prctica 7 Resistencia de los conductores. 33

Prctica 8 Resistencia en serie y paralelo. 37

Prctica 9 Leyes de Kirchhoff. 43

Prctica 10 Circuito RC 50

Prctica 11 Campo magntico de un conductor. 56

Prctica 12 Campo magntico de una espira circular. 61

Prctica 13 Induccin Electromagntica. 65

Prctica 14 ndice de refraccin. 68


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INDICACIONES

En cada prctica, encontrara preguntas, que denominamos cuestionario previo, el cual debe

presentar desarrollado al inicio de la clase, el cual es importante porque con ello el estudiante viene

preparado a desarrollar la prctica correspondiente.


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[LABORATORIO DE FSICA II] Electrosttica


ELECTROSTTICA.

I. Objetivos:

Cargar elctricamente un cuerpo con los dos tipos de carga (positivo y negativo). .

Observar los efectos de atraccin y repulsin.

II. Fundamento Terico.

La electricidad, en una u otra forma subyace en casi todo lo que nos rodea: Se encuentra en los

relmpagos que se producen durante las tormentas, en la chispa que salta bajo los pies cuando los

arrastras sobre una alfombra.

La electrosttica, estudia la electricidad en reposo, tiene que ver con las cargas elctricas, las fuerzas

que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales. Las fuerzas elctricas provienen de las

partculas que componen los tomos. En el sencillo modelo atmico propuesto a principios del siglo XX por

Ernets Rutherford y Niels Bohr, el tomo consiste en un ncleo con carga positiva rodeada de electrones,

Figura 1. Los protones del ncleo atraen a los electrones y los mantienen en rbita. Este comportamiento de

atraccin y repulsin se atribuye a una propiedad llamadaCarga.

Figura 1. Modelo de un tomo de Helio.

Por convencin (por acuerdo general) decimos que los electrones tienen carga negativa y que los

protones tienen carga positiva, en magnitud ambas son iguales. Los neutrones no tienen carga.

Todo tomo tiene un ncleo con carga positiva rodeado de electrones con carga negativa, todos los

electrones son idnticos, misma masa y carga. El ncleo se compone de protones y neutrones.

Normalmente, los tomos tienen el mismo nmero de electrones que de protones, de modo que la carga

neta del tomo es cero o es considerado neutro.


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La regla fundamental que subyace a todo fenmeno elctrico es la siguiente: Las cargas elctricas

iguales se repelen; las cargas opuestas se atraen.

Los electrones estn unidos con ms firmeza en el caucho que un pao de lana. Por tanto, cuandofrotamos una barra de caucho con lana hay una transferencia de electrones de la lana a la barra, la lana a

su vez tiene una deficiencia de electrones est cargada positivamente. Si frotamos una barra de vidrio o de

plstico con seda, la barra adquiera carga positiva, la seda tiene afinidad por los electrones.

Todo objeto con carga elctrica tiene un exceso o una deficiencia de cierto nmero entero de

electrones, Esto significa que la carga del objeto es un mltiplo entero de la carga del electrn y a esto se le

llama cuantizacin de la carga.

En los procesos de electrizacin tenemos la friccin, consiste en que los electrones se transfieren por

friccin cuando un material roza con otro. Contacto es otro proceso donde se transfieren los electrones de

un material a otro pos simple contacto. Por ultimo carga por induccin se da cuando se induce una carga

por la presencia de un cuerpo cargado que no hace no hace contacto con el cuerpo que se desea cargar.

III. Cuestionario Previo. (Responda las siguientes preguntas)

a) Cuntos electrones tiene un tomo normal en comparacin con el nmero de protones?

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b) Qu significa que la carga se conserve?

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c) Cules son los tres mtodos principales para cargar un objeto?


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d) Si al pasar el peine quitas electrones a tu cabello, quedas t con carga positiva o con carga

negativa? Y el peine?

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IV. Materiales y Esquema.

Un pndulo elctrico

Dos Varillas de PVC

Dos varillas de vidrio

Una regla de plstico

Papel picado

Un Pao de seda y lana

Figura 2. Dos varillas de PVC.


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REPORTE ELECTROSTTICA

V. Procedimiento experimental.

1. Sobre la mesa ponga el papel picado2. Acerque la regla al papel picado, explique lo que observa.

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3. Ahora frote la regla con el pao lana y acerque al papel picado que se encuentraen la mesa, explique lo que observa.

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4. Cuelgue una de las varillas de PVC de tal manera que quede suspendida comoun pndulo

5. Acerque la otra varilla de PVC a la varilla suspendida (como se muestra en figura1) y describa lo que observa, y explique.

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6. Frote con un pao de lana, la varilla de PVC, luego acerque a la varilla que estsuspendida, (asegrese que no entren en contacto). Describa que observa, yexplique el fenmeno.

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_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Frote con un pao de lana, cada una de las varillas de PVC, luego acerque unaa la otra (asegrese que no entren en contacto). Describa que observa, yexplique el fenmeno.

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8. Descargue ambas varillas. Frote con una seda la varilla de vidrio y con un paode lana la varilla de PVC (suspendida).

9. Acerque la varilla de vidrio a la de PVC (asegrese que no entren en contacto).Describa lo que observa, y explique el fenmeno.

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VI. Conclusiones.

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INSTRUMENTACIN ELECTRICA.

I.

Objetivos:

Diferenciar y describir equipos de mediciones elctricas bsicas.

Emplear los equipos de mediciones elctricas.


La medicin es comparar una cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad

conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir lo llamamos Medida yda como producto un nmero que es la relacin entre el objeto a medir y la unidad de referencia (unidad

de medida). O sea que estamos comparando la cantidad que queremos determinar con una unidad de

medida establecida de algn sistema, por ejemplo cierta longitud comparada con cuantos milmetros

equivale, una determinada corriente elctrica con cuantos amperes.

Los instrumentos de medicin a utilizar en el laboratorio sern instrumentos destinados a la

medicin de magnitudes elctricas. Ellos son principalmente:

El voltmetro.

El voltmetro es un instrumento destinado a medir la Tensin. La unidad de medida es el Voltio (V).

La Tensin puede ser medida en cc o ca, segn la fuente de alimentacin utilizada. Por ello, antes de

utilizar el instrumento lo primero que se debe verificar es que tipo de seal suministrara la fuente de

alimentacin, y constatar que el selector de escala se encuentre en la posicin adecuada, ca o cc. Luego se

debe estimar o calcular por medio analtico el valor de Tensin a medir y con ello seleccionar el rango deescala adecuado, teniendo en cuenta que el fondo de escala sea siempre superior al valor a medir.

En el caso que no sea posible estimar ni calcular la Tensin a medir, se deber seleccionar la escala

de mayor rango disponible y luego de obtener una medicin adecuar el rango de escala, si fuera necesario.

Para el caso de instrumentos de aguja, es aconsejable que la lectura se efectu siempre en la segunda mitad

de la escala, ya que all se comete menor error.


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Cuando se debe medir en cc se deber tener en cuenta la polaridad del instrumento, observando

que para ello los cables del mismo se hallan diferenciados por su color siendo, por convencin, el color rojo

para la polaridad positiva y el color negro para la polaridad negativa; los bornes del instrumentos estn

indicados con los signos +yo COM respectivamente.

Para el caso de instrumentos de aguja (analgicos), al conectarlos con la polaridad incorrecta se

observara que la aguja reflexionara en sentido contrario (de derecha a izquierda), lo que puede causar

deterioro del mecanismo de medicin del instrumento.

Importante: El Voltmetro Se Conecta Siempre En Paralelo

El Ampermetro.

Es un instrumento destinado a medir intensidad de corriente, tanto en corriente continua como en

alterna. La unidad de medida es el Ampere (A).

Para el manejo de este instrumento se deben observar las mismas precauciones que para el uso del

voltmetro.

Importante: El Ampermetro Se Conecta Siempre En Serie. Observar la polaridad para el caso de cc.

El Ohmmetro.

Instrumento destinado a medir valores de resistencias. La unidad de medida es el Ohm ().

Este instrumento no posee polaridad. La medicin de resistencia debe efectuarse siempre con al

menos uno de los bornes del elemento resistivo desconectado del resto del circuito.

Los ampermetros y voltmetros pueden ser utilizados para mediciones en corriente continua o

alterna, o ambas.

Los tres instrumentos antes mencionados pueden presentarse en forma independiente o agrupados

en un solo instrumento llamado Multmetro o, como se lo denomina comnmente, MultiTester.


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En cualquiera de los casos, los instrumentos poseen un selector de escalas, a los efectos de

seleccionar el rango de medicin. La lectura de la medida realizada depender del tipo de instrumento

utilizado, analgico o digital.

En los instrumentos de aguja o analgicos, las lectura se indica en una escala graduada y el

indicador est compuesto por una aguja o por un fino haz de luz y en los instrumentos digitales, la lectura

se realiza directamente por medio de un display indicador. Las diferentes escalas poseen graduaciones, que

segn los casos corresponden a ecuaciones lineales, logartmicas, u otro tipo de funcin ms compleja.

En instrumentos de aguja el movimiento del indicador es, generalmente, de izquierda (cero) a

derecha, salvo en el ohmetro en que el cero se encuentra a la derecha.

En los voltmetros y ampermetros el cero se encuentra al principio de la escala y al final de la escala,

llamadofondo de escala

, le corresponde el mximo valor posible a medir en esa escala.

(a) (b)

Figura 1. a) Multmetro analgico, METRAmax 2 . b) Multmetro digital.

La figura 1a muestra un multmetronalgico, que tiene una escala para la diferencia de potencial de

0 a 100mV/300 V en CC/CA, y la para la corriente elctrica de 0 a 100 A/3 A en CC/CA.

Como las magnitudes a medir estn comprendidas en un rango muy amplio de valores, los

voltmetros y ampermetros poseen un selector que nos permite seleccionar la escala que mejor se adecue al


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valor de la magnitud a medir. Esto es, el valor a medir quedara comprendido entre el cero y un valor

mximo, denominadofondo de escala

, que ser superior al mismo.

Por ejemplo: si se desea medir una intensidad de corriente de 2 A, y el instrumento posee un selectorde escala con rangos entre 0 100 A, 0 1m A y 0 - 10 mA, 0 100 A, 0 1 A, 0 3A se seleccionara la

escala de 0 - 3 A.

Algunos Multmetros cuentan separadamente con un selector de funcin o tipo de magnitud a

medir (tensin, corriente, resistencia) as como con un selector de tipo de seal a medir, corriente continua

(CC) o corriente alterna (CA). En otros, todas estas funciones se encuentran agrupadas en un solo selector

donde, la medicin de voltaje o intensidad tanto en CC como en CA, tienen cada uno su propio rango de

escala en un mismo selector, como el caso del METRAmax.

III. Cuestionario Previo.(Responda las siguientes preguntas)

a) De qu orden es la resistencia interna de un ampermetro y un voltmetro.

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b) Si se requiere medir el voltaje y la corriente de una resistencia de un circuito elctrico, con un

multmetro digital, indique todos los procedimientos para realizar dicha medida.

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c) Qu cuidados se debe tener en la medicin de la resistencia de un elemento elctrico?

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01 Multmetro analgico.

01 multmetro digital.06 Cables de conexin.

01 Tablero de conexin.

01 Resistencia.

01 Fuente CC/CA.

Figura 2. Circuito simple.


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ANEXO

METRAmax 2AnalogMultimeter


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REFERENCIA MULTIMETRO DIGITAL

1- Display de cristal lquido.2- Escala o rango para medir resistencia.

3- Llave selectora de medicin.4- Escala o rango para medir tensin en continua (puede indicarse DC en vez de unalnea continua y otra punteada).

5- Escala o rango para medir tensin en alterna (puede indicarse AC en vez de la lneaondeada).6- Borne o Jack de conexin para la punta roja, cuando se quiere medir tensin,resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua.7- Borne de conexin o Jack negativo para la punta negra.8- Borne de conexin o Jack para poner la punta roja si se va a medir mA(miliamperios), tanto en alterna como en continua.

9- Borne de conexin o Jack para la punta roja cuando se elija el rango de 20Amximo, tanto en alterna como en continua.10-Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugarde la lnea ondeada).11-Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de unalnea continua y otra punteada).

12-Zcalo de conexin para medir capacitores o condensadores.

13-Botn de encendido y apagado.
http://4.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAzT8XZCI/AAAAAAAAAK0/uVpeX3_s8ik/s1600-h/Dibujo5.jpghttp://1.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAaKElwyI/AAAAAAAAAKs/R44UDSORhuQ/s1600-h/Dibujo4.jpghttp://3.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAHAFPTqI/AAAAAAAAAKk/oacdTatB3Ds/s1600-h/3.jpghttp://4.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAzT8XZCI/AAAAAAAAAK0/uVpeX3_s8ik/s1600-h/Dibujo5.jpghttp://1.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAaKElwyI/AAAAAAAAAKs/R44UDSORhuQ/s1600-h/Dibujo4.jpghttp://3.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAHAFPTqI/AAAAAAAAAKk/oacdTatB3Ds/s1600-h/3.jpghttp://4.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAzT8XZCI/AAAAAAAAAK0/uVpeX3_s8ik/s1600-h/Dibujo5.jpghttp://1.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAaKElwyI/AAAAAAAAAKs/R44UDSORhuQ/s1600-h/Dibujo4.jpghttp://3.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAHAFPTqI/AAAAAAAAAKk/oacdTatB3Ds/s1600-h/3.jpghttp://4.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAzT8XZCI/AAAAAAAAAK0/uVpeX3_s8ik/s1600-h/Dibujo5.jpghttp://1.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAaKElwyI/AAAAAAAAAKs/R44UDSORhuQ/s1600-h/Dibujo4.jpghttp://3.bp.blogspot.com/_aIddvZ89Ohg/SkGAHAFPTqI/AAAAAAAAAKk/oacdTatB3Ds/s1600-h/3.jpg


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REPORTE INSTRUMENTACIN ELCTRICA

I.- Procedimiento experimental.1. Para el multmetro analgico y digital identifique las partes que lo conforman.

1.- ______________________________

2.- ______________________________

3.- ______________________________

4.- ______________________________

5.- ______________________________

6.- ______________________________

7.- ______________________________

1.- ____________________________

2.- ____________________________

3.- ____________________________

4.- ____________________________

5.- ____________________________

6.- ____________________________

7.- ____________________________

8.- _____________________________

9.- _____________________________

10.- ____________________________11.- ___________________________

12.- ___________________________

13.- ___________________________

2. Arme el circuito que se muestra en la figura 2.3. Mida con el ohmmetro la resistencia.

R = __________________


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4. Mida la corriente y el voltaje en la resistencia, con el multmetro digital y elanalgico.

Analgico Digital.

Corriente (I)

Voltaje (V)

5. Determine la resistencia con su incertidumbre.

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6. Compare porcentualmente, la resistencia calculada la resistencia medida.

R () medido R () calculado Comparacin (%)

Analgico

Digital

V. Conclusiones.

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_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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CARGA ELCTRICA ELEMENTAL.

I.

Objetivo:

Determinar la carga elctrica elemental.

II.

Fundamento Terico.

El fenmeno denominado electrolisis fue descubierto por el fsico y qumico ingls Michael Faraday

en 1832. Al introducir un par de electrodos en una solucin de un compuesto inico en agua y hacer

circular una corriente a travs de ellos, obtena sobre el nodo y el ctodo sustancias diferentes entre s y al

compuesto original.

No tard en encontrar una proporcionalidad entre la corriente que circulaba y la masa de sustancia

que se depositaba en los electrodos. Result, sin embargo, algo sorpresivo otro descubrimiento: al hacer

circular la misma corriente por dos soluciones en las que la electrlisis generaba hidrogen gaseoso, el

cociente entre la masa de hidrogen liberado por la primera y el generado por la segunda resulta ser

siempre un nmero natural. A partir de estos resultados, Faraday infiri que la corriente elctrica es un

flujo de partculas

En este caso teniendo en cuenta la estequiometria de la reaccin del Cobre analizaremos la carga del electrn y

demostraremos que el nmero de partculas presentes en un mol de sustancias es 6.023x1023.

En este experimento se determina la cantidad de corriente elctrica requerida para la transferencia de una determinada

masa de metal en este caso cobre, desde un electrodo a otro. La cantidad de carga elctrica se obtiene a partir de la intensidad y el

tiempo de flujo de la corriente elctrica, ambos medidos experimentalmente. La intensidad se mide por medio de un ampermetro,

el cual proporciona medidas en amperios, y el tiempo en un cronometro.

Si se pasa corriente continua a travs de una disolucin de sulfato de cobre, CuSO4. Los iones Cu+2migran hacia el ctodo y

los iones SO4-2se mueven hacia el nodo. Cuando los iones Cu+2llegan al ctodo, cada uno de ellos gana 2 electrones y se convierte en

un tomo de cobre. Si los tomos se adhieren al ctodo, este se recubrir de cobre.

La masa del ctodo va incrementar a medida que tiempo aumente, lo anterior se relaciona mediante la ecuacin.


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Dnde: I: Es la corriente

A: Masa atmica de cobre (63.54 g/mol)

NA: Numero de Avogadro (6.022x1023mol-1)

V: Valencia del cobre (+2)

m: Diferencia de masa.

t: Tiempo.

III. Cuestionario Previo. Responda las siguientes preguntas)

a) Defina: ctodo y nodo.

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______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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b) Qu es oxidacin y reduccin?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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c) Qu es electrolisis?

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d) Qu es un electrolito?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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IV.- Materiales y Esquema.

01 Multmetro analgico.

01 Multmetro digital.

06 Cables de conexin.

01 Vaso de 1000 ml.

01 Restato.

02 Electrodos de cobre.

02 Cocodrilos.

01 Fuente CC/CA.

01 Balanza digital

01 Cocina elctrica.

Sulfato de Cobre.

Papel lijar.



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REPORTE CARGA ELCTRICA ELEMENTAL

I.- Procedimiento experimental.

1. Arme el circuito de la figura 2

2. Lijar una cara de cada electrodo, no debe tocar las caras, limpiar con agua y hacerlossecar.

3. Medir la masa de los electrodos por separado (masa inicial).

4. Regular la corriente en el circuito a 1 A, a partir de este instante el circuito debe estar

cerrado durante 20 min.

I = .

5. Despus de 20 min, sacar los electrodos del sulfato de cobre y secar con la luz solar, no

tocar las partes sumergidas del electrodo.

6. Medir la masa de los electrodos (masa final)

Tabla 1.

Electrodo mi(g) mf (g)Ctodo

nodo

II.- Anlisis de Resultados.

1. Determine la diferencia de masa de los electrodos.2. Determine la carga elctrica con su incertidumbre.

3. Compare porcentualmente el valor obtenido con el valor de bibliogrfico de

1.602 176 565(35)1019C.

Tabla 2.

Electrodo m (g) e (C) I(%)

Ctodo

nodo
http://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Culombio


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III.- Conclusiones.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

IV. Cuestionario Final.

a) De los resultados obtenidos, Cul de los resultados, el del nodo o del ctodo,

es exacto?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Indique donde se aplica la electrolisis.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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CAMPOS Y POTENCIAL ELCTRICO.

I.

Objetivo:

Determinar el campo elctrico entre dos placas.

Encontrar las superficies equipotenciales.


El potencial elctrico se puede representar en forma grfica dibujando lneas

equipotenciales, o en tres dimensiones superficies equipotenciales. Una superficie equipotencial es

aquella en la que todos los puntos se encuentran al mismo potencial. Es decir, la diferencia de

potencial entre dos puntos cualesquiera de la superficie es cero, y no se requiere ningn trabajopara mover una carga de un punto a otro. Una superficie equipotencial debe ser perpendicular al

campo elctrico en cualquier punto. De no ser as, es decir si existiera una componente de E

paralela a la superficie, se requerira un trabajo para mover la carga a travs de la superficie en

contra de esta componente de E; y esto estara en contra de la definicin de una superficie

equipotencial.

Lo anterior tambin puede observarse a partir de la siguiente ecuacin.

(1)

Para que sea una superficie equipotencial, el potencial elctrico es constante, lo que ocasiona

que V=0. En una regin del espacio donde E es diferente de cero y la trayectoria ds a lo largo de

una equipotencial debe tener , esto significa que , esto significa que el E es

perpendicular a la superficie equipotencial.

De la ecuacin (1), si el campo elctrico E es uniforme y paralelo al desplazamiento ds, se

reduce a la ecuacin (2), lo cual nos indica que la diferencia de potencial es directamente

proporcional a x.

(2)


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El hecho que las lneas de campo elctrico y las superficies equipotenciales sean

perpendiculares entre s ayuda a localizar las superficies equipotenciales cuando se conocen las

lneas de campo elctrico. En un dibujo normal de dos dimensiones, las lneas equipotenciales son

las intersecciones de las superficies equipotenciales con el plano del dibujo.

En la figura 1, se han dibujado planos equipotenciales,

entre dos placas paralelas que tienen una diferencia de

potencial de 1000 V. Observe que el campo elctrico

apunta hacia valores inferiores de V

F

Figura 1. Dos placas estn a una diferencia

de potencial de 1000 V.

La figura 2, muestra las lneas equipotenciales para diferentes configuraciones de cargas

puntuales, en el caso de dos partculas que tienen la misma carga y signos contrarios, figura 2b. Las

lneas y las superficies equipotenciales, a diferencia de las lneas de campo elctrico, siempre son

continuas y nunca terminan, en consecuencia se extienden ms all de las fronteras.

(a) (b) (c)

Figura 2. Lneas equipotenciales, a) Carga positiva puntual, b) Dipolo elctrico, c) Dos cargas iguales positivas


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II. Cuestionario Previo. Responda las siguientes preguntas)

a) Qu son las superficies equipotenciales?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Como son las lneas de campo elctrico entre dos placas cargadas de signo contrario.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Qu relacin existe entre el potencial y la distancia, si el campo elctrico es constante?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d) Dibuje las superficies equipotenciales de dos cargas puntuales del mismo signo.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


01 Multmetro digital.06 Cables de conexin.

01 Cubeta.

01 Restato.

02 Electrodos de cobre.

04 Cocodrilos.

01 Fuente CC/CA., Figura 3. Diagrama del experimento

Sulfato de Cobre, Papel lijar.


27/73



REPORTE SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

I.- Procedimiento experimental.

1.Arme el circuito de la figura 32. Fije el voltaje de la fuente en 10 V.

3. En una hoja milimetrada, trazar el sistema de coordenadas, indicando la escala cada

cm, pngalo debajo de la cubeta.

4. El electrodo negativo debe estar paralelo al eje y, a una distancia de 10 cm del origen.

5. El electrodo positivo debe estar sobre el eje y.

6. Conecte el negativo del voltmetro con el electrodo negativo.

7. Moviendo el terminal positivo del voltmetro, busque los voltajes establecidos en la

tabla 1 y anote sus coordenadas.

Tabla 1.

Nro. Coordenadas 2 V 4 V 6 V 8 V 9 V

1 (x;y)2 (x;y)

3 (x;y)

4 (x;y)


1. Con los datos de la Tabla 1, realice una grfica 1, en una hoja milimetrada, una los

puntos del mismo voltaje y en la misma grafica trace las lneas de campo elctrico.

2. Comente la grfica obtenida.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Con los datos de la tabla 1, grafique Voltaje en funcin de x.

4. Determine la pendiente de la grfica 2. Qu representa dicha pendiente?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

III. Conclusiones.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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IV. Cuestionario Final.c) Si se coloca una carga positiva en medio de las dos placas hacia donde se

dirige la carga.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d) Existe campo elctrico detrs de los electrodos.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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LEY DE OHM.

I. Objetivos:

Obtener la curva IV

Verificar la ley de OHM


En un material conductor los electrones estn ligados dbilmente a los ncleos atmicos por

lo que, al establecerse una diferencia de potencial en el mismo, los electrones tienden a moverseproducindose la corriente elctrica. El movimiento de estos electrones no es totalmente libre sino

que encuentran obstculos en su camino. El mayor de ellos lo producen las vibraciones de los

ncleos, que aumentan con la temperatura. La ley de Ohm establece que, a una temperatura dada,

existe proporcionalidad directa entre la diferencia de potencial V aplicada entre los extremos de un

conductor y la intensidad de corriente que circula por el mismo. Esta relacin viene dada por:

I

VR

En la ecuacin, R representa la resistencia del conductor medida en ohmios (), V se mide

en voltios (V) y la intensidad en amperios (A).

La ley de Ohm es una ley obtenida empricamente y no tiene carcter general, ya que no

todas las sustancias y dispositivos la cumplen. Cuando un material verifica la ley de Ohm se dice

que es un material con un comportamiento hmico o "lineal".


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a) Cmo se instala un ampermetro y un voltmetro en un circuito?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Cmo se determine el valor de un resistor mediante el cdigo de colores?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Cul es la diferencia entre un material hmico y no-hmico?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


02 Multmetros digitales.



01 Resistencia de 56 .

01 Lmpara de 6 V.

01 Fuente CC/CA.



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REPORTE LEY DE OHMI. Procedimiento experimental.

1. Arme el circuito como se muestra en la figura.

2. Mida la corriente para los voltajes establecidos en la Tabla.

Tabla 1 R = _____________

Nro 1 2 3 4 5 6 7 8

V(V) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

I(A)

3. Cambien la resistencia por una lmpara y repita lo anterior.

Tabla 2 R=____________

Nro 1 2 3 4 5 6 7 8

V(V) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

I(A)


1. Determine la resistencia con los datos de la Tabla 1 y 2.

Tabla 1

Nro 1 2 3 4 5 6 7 8

V(V) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

R()

R()(lmpara)

2. Determine el promedio de la resistencia.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Grafique la intensidad en funcin del voltaje, para la resistencia. Grafica 14. Grafique la intensidad en funcin del voltaje, para la lmpara. Grafica 2

5. De la grfica 1 determine la pendiente y a partir de ella determine la resistencia.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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6. Compare porcentualmente la resistencia hallada anteriormente con la medida.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Qu diferencia hay entre las dos graficas?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

II. Conclusiones.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

IV. Cuestionario final.

1.- Cul de los dos materiales utilizados es un material hmico? Por qu?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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RESISTENCIA Y RESISTIVIDAD.

I.

Objetivos:

Verificar la relacin entre resistencia y longitud.

Verificar la relacin entre voltaje y longitud


La corriente elctrica es el flujo de cargas elctricas. En un conductor slido son los electrones

los que transportan la carga. En los fluidos, el flujo de carga elctrica puede deberse tanto a los

electrones como a los iones positivos y negativos. La cantidad de corriente que fluye por un circuito

depende del voltaje suministrado por la fuente, pero adems depende de la resistencia que opone el

conductor al flujo de carga, es decir, la resistencia elctrica.

La resistencia R de un conductor es proporcional a su longitud L e inversamente

proporcional al rea de su seccin transversal A

A

LR

La constante de proporcionalidad se denomina resistividad del material, que depende del

material con que est fabricado el conductor y de la temperatura (de aqu se deduce que R tambin

depende de la temperatura). Separar la dependencia de la resistencia en las dimensiones y en el

tipo de material de un conductor es til para el clculo de resistencias. A la inversa de la

resistividad se denomina conductividad,

1



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a) Cules son los factores que afectan la resistencia de un conductor?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b)Cul es la diferencia entre resistencia y resistividad?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Dos conductores de igual magnitud y radio estn conectados a la misma diferencia de

potencial. La resistencia de uno de los conductores es dos veces la del otro. A cul se le

entrega ms potencia?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d) Materiales y Esquema.




01 Alambre de constantan.

01 Alambre de Nicromo.

01 Reostato.

01 Fuente CC/CA.

Figura 1. Diagrama del experimento.


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REPORTE RESISTENCIA Y RESISTIVIDAD

I. Procedimiento experimental.1.Arme el circuito como se muestra en la figura.

2. Mida la corriente y el voltaje para cada 5 vueltas. Y complete la tabla1

Tabla 1 Constantan d = ______ A= _________

Nro 5 10 15 20 24

l(m)

V(V)

I(A)

Tabla 2 Nicromo d = ______ A= __________

Nro 5 10 15 20 24

l(m)

V(V)

I(A)

Tabla 3 Nicromo d = ______ A= __________Nro 5 10 15 20 24

l(m)

V(V)

I(A)

Tabla 4 Hierro d = ______ A= __________

Nro 5 10 15 20 24

l(m)

V(V)

I(A)


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II. Anlisis de Resultados.3. Determine la resistencia y la resistividad y complete la Tabla 5.

Tabla5

Alambre Vueltas 5 10 15 20 24Constantan

d = ________

R()

(m)

Nicromo

d = ________

R()

(m)

Nicromo

d = ________

R()

(m)

Hierro

d = ________

R()

(m)

4. Determine el promedio de la resistividad de cada alambre.

Tabla 6

Alambre (m)Constantan

Nicromo

Nicromo

Hierro

5. Grafique el voltaje en funcin de la longitud para el constantan.6. Grafique la resistencia en funcin de la longitud para el hierro.

III. Conclusiones.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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RESISTENCIA EN SERIE Y PARALELO.

I.

Objetivos:

Conectar resistencias en serie y paralelo

Verificar las caractersticas de un circuito en serie y paralelo.

II.

Fundamento Terico.

Se define un circuito elctrico como un conjunto de elementos conectados entre s por medio

de conductores y que permiten el paso de la corriente elctrica.

Circuito serie:los elementos estn conectados uno a continuacin del otro de forma que por todos

ellos pase la misma intensidad de corriente.

Circuito paralelo: los elementos estn colocados de manera que sus extremos estn conectados a

puntos comunes (misma tensin).

Circuito mixto:existen a la vez elementos conectados en serie y en paralelo

Las resistencias, al igual que los capacitores son dispositivos que se utilizan en los circuitos

elctricos. Estos tienen la capacidad de disipar la energa elctrica en el circuito en forma de calor.

En los circuitos, las resistencias se pueden conectar de formas variadas. Estas incluyen: en

serie, en paralelo, en combinaciones de ambos o en otros arreglos que no son ni series ni paralelo.

Cuando en un circuito existe ms de una resistencia se dice que estn asociadas o

combinacin , denominndose resistencia equivalente a aquella resistencia nica que consume la

misma energa que las asociadas y que puede, por lo tanto, sustituirlas, sin que se produzca

ninguna modificacin energtica en el circuito.


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Resistencias en SERIE

Es la que resulta de conectar las resistencias una a continuacin de otra de forma que por

todas ellas pasa la misma intensidad, cumplindose que la diferencia de potencial en extremos de

la resistencia equivalente es igual a la suma de las diferencias de potencial que existe entre los

extremos de las resistencias asociadas.

En una asociacin de resistencias serie se cumple que la resistencia equivalente es igual a la

suma de las resistencias asociadas. R

Figura 1a Figura 1b

321 VVVV

321 RRRR

321 IIII

Resistencias en PARALELO

Es la que resulta de unir varias resistencias de tal modo que tengan todos sus extremos

conectados a puntos comunes. Por lo tanto, la diferencia de potencial entre los extremos de todas

las resistencias ser la misma, pero por cada una de ellas circular distinta intensidad,cumplindose que la intensidad de corriente total es igual a la suma de las que pasan por cada una

de las resistencias asociadas.

En una asociacin de resistencias en paralelo se cumple que la inversa de la resistencia

equivalente es igual a la suma de las inversas de las resistencias asociadas.


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Figura 2a Figura 2b

321 VVVV

321

1111

RRRR

321 RRRR

321 IIII

Asociacin MIXTA

Se da cuando en un mismo circuito aparecen series acopladas en paralelo o paralelos en

serie. La resistencia equivalente se calcula resolviendo por separado cada una de las asociaciones

sencillas formadas.

Figura 3

III.

Cuestionario Previo. Responda las siguientes preguntas)

a) Cules son las caractersticas de una combinacin de resistencias en Serie?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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b)Cules son las caractersticas de una combinacin de resistencias en Paralelo?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Dada tres bombillas y una batera, dibuje tantos circuitos elctricos diferentes como

pueda.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________





01 Resistencia 33

01 Resistencia 47

01 Resistencia 56

01 Fuente CC/CA.


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REPORTE RESISTENCIA EN SERIE Y PARALELOI. Procedimiento experimental.

1. Regule el voltaje de la fuente a 5 V.


3. Mida la corriente y el voltaje para cada resistencia y complete la tabla 1.

TABLA 1

Resistores Vi(V) Ii(A) Ri() VFuente(V)

R1 =

R2=

R2=

Req = V = Req =


5. Mida la corriente que sale de la fuente.

I = ________________


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6. Mida la corriente y el voltaje para cada resistencia y complete la tabla 2.

TABLA 2

RESISTORES Ii(A) Vi(V) Ri() VFuente

(V)

R1 =

R2=

R3=

Req=I =

Req=

II. Conclusiones.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

III. Cuestionario final.

a) Cmo conectara a los resistores de manera que la resistencia equivalente fuera menor

que la resistencia individual ms pequea? D un ejemplo con tres resistores

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d)Los faros de un automvil estn conectados en serie o en paralelo?Cmo puede

comprobarlo?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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LEYES DE KIRCHHOFF.

I.

Objetivos:

Verificar las leyes de Kirchhoff.


Existen circuitos que son bastante complicados para el anlisis, donde no es posible aplicar

la combinacin de resistores ya sea en serie o en paralelo.

Para analizar circuitos complicados se utilizan las leyes de Kirchhoff, que fueron

desarrolladas por G.R. Kirchhoff (1824-1887) a mediados del siglo XIX. Existen dos tipos leyes de

Kirchhoff que son simplemente aplicaciones convenientes de las leyes de conservacin de las cargas

y la energa. La primera ley de Kirchhoff o ley de nodos se basa en la conservacin de la carga. Esta

ley indica lo siguiente.

En cualquier punto de unin o nodo, la suma de todas las corrientes que entran a la unin

debe ser igual a la suma de todas las corrientes que salen de la unin.

Salenentran II

Observe la Figura 1 que se trata de dos resistores de 1Kohms (R1 y R2) conectados sobre una

misma batera; esto significa cada resistor tiene aplicada una tensin de 9V sobre l. La ley de

Ohms indica que cuando a un resistor de 1 Kohms se le aplica una tensin de 9V por el circula una

corriente de 9 mA ( I = V/R = 9/1.000 = 0,009 A = 9 mA , podemos asegurar que cada resistor va a

tomar una corriente de 9mA de la batera o que entre ambos van a tomar 18 mA de la batera, o

podemos decir que desde la batera sale un conductor por el que circulan 18 mA que al llegar al

nodo 1 se bifurca en una corriente de 9 mA que circula por cada resistor, de modo que en el nodo 2

se vuelven a unir para retornar a la batera con un valor de 18 mA.


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Figura.1 Circuito para la aplicacin de la primera ley de Kirchhoff

Es decir que en el nodo 1

I1 = I2 + I3

y reemplazando valores: que

18 mA = 9 mA + 9 mA

y que en el nodo 2

I4 = I2 + I3

Es obvio que las corrientes I1 e I4 son iguales porque lo que egresa de la batera debe ser igual a lo

que ingresa.

La segunda ley de Kirchhoff o ley del lazo se basa en la conservacin de la energa. Esta ley

indica.

Que la suma de los cambios en el potencial en cualquier trayectoria cerrada de un circuito

debe ser cero.

0V

Tambin podemos ver que la suma total de voltajes de las fuentes debe ser igual a la suma de

las cadas de potencial en cada resistencia.

IRV

Convencin de signos para la segunda ley de Kirchhoff:
http://electronicacompleta.com/wp-content/uploads/kirchhoff-2.png


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En un malla cuando se sigue el mismo sentido de la corriente y pasa por una resistencia (de

a hacia b, Figura 2A) la cada de tensin en dicha resistencia se considera negativo, y si pasa en

contra de la corriente el voltaje es positivo Figura 2B.

Si en el trayecto de una malla pasa de menos a ms en una batera el voltaje es positivo (

0 ab VV ) Figura 2C, caso contrario se considera negativo, ( 0 ab VV ) Figura 2D.

Figura 2:

En la figura 3, tenemos dos resistencias R1 de 1 K ,100 y dos fuentes de 10V y 1 V, tambin en la

figura se muestra las tensiones en cada resistencia.

Figura.3 Circuito para la aplicacin de la segunda ley de Kirchhoff

Aplicando la ley de mallas y la convencin de signos para el circuito de la Figura 3, tenemos.

0V

10V - 1V - 8,182V - 0,818 =0


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a) En qu principio se sustenta la ley de nodos?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b)En qu principio se sustenta la ley de mallas?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Cmo se determina la incertidumbre en los instrumentos digitales?________________________________________________________________________________________________________________________________________

guia de fisica 2 general

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