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miércoles, 15 de febrero de 2023

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

1- OBJETIVOS

1-Determinar como varía el potencial eléctrico en un punto con la distancia a la/as carga/as eléctricas.

2- Determinar como varía el potencial eléctrico en un punto con el valor de la/las carga/as eléctricas.

3-Visualizar mapas de color par diferentes distribuciones de cargas eléctricas.


2- FUNDAMENTOS TEÓRICO

Puede encontrar información sobre los conceptos involucrados en esta experiencias en las siguientes direcciones:

https://www.youtube.com/watch?v=kuFtDaplfzU

https://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/potencial.html

https://www.fisicalab.com/apartado/potencial-electrico-punto

https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-electrostatics/ee-fields-potential-voltage/a/ee-electric-potential-voltage


3- MATERIAL Y PROCEDIMIENTO


 El tiempo necesario para que el sistema dibuje el mapa es inversamente proporcional a la resolución. Se recomienda poner los datos de valores de las cargas y de sus posiciones con una resolución alta y después bajarla para obtener mayor precisión en el mapa. Para determinar el potencial en un punto sitúe sobre él el mouse.

supercies equipotenciales resguardo





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q1=  nC


 

q2=  nC


 

q3=  nC


 

q4=  nC


 
Resolución
Ejes coordenados

 

4- ACTIVIDADES

A continuación vamos a proponer un una amplia batería de actividades. Debe ser el docente el que les indique a sus alumnos las más adecuadas para su formación.

1- Variación del potencial con la carga eléctrica

Con una resolución de 10px y con ejes coordenados, coloque una carga de +20 nC en el punto (0,0). Mida el potencial en el punto (100 cm,0cm) (para ello coloque el mouse o el dedo en dicho punto. Vaya aumentando el valor de la carga y mida el potencial en el mismo punto .Complete la siguiente tabla:

Tabla I : Variación del potencial eléctrico con el valor de la carga.


q(nC)

20

40

60

80

100

V(V)








 Represente los valores obtenidos en una gráfica. ¿Qué conclusión obtiene?

2- Variación del potencial con la distancia a la carga eléctrica

Con una resolución de 10px y con ejes coordenados, coloque una carga de +20 nC en el punto (0,0). Mida el potencial en los puntos de la parte positiva del eje X que se indican en la tabla

Tabla II : Variación del potencial eléctrico con la distancia a la carga


d(cm)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

V(V)










Represente los valores obtenidos en una gráfica. ¿Qué conclusión obtiene?


3- El potencial es una magnitud escalar

Si en la experiencia anterior en lugar de medir el potencial en el punto (100 cm,0 cm), lo mide en el (-100 cm,0 cm) o en el punto (0cm,100cm) o el punto (0cm,-100cm) ¿hay diferencia con los valores obtenidos? ¿Qué conclusión obtiene?

3- El potencial es una magnitud aditiva

a) Sitúa una carga de +20nC en el punto (-100cm,0 cm) mide el potencial en el punto (0cm,0cm)

Sitúa una carga de +40nC en el punto (100cm,0 cm) mide el potencial en el punto (0cm,0cm)

Coloca simultáneamente las dos cargas indicadas anteriormente y mide el potencial en el punto (0 cm,0 cm)

b) Sitúa una carga de -20nC en el punto (-100cm,0 cm) mide el potencial en el punto (0cm,0cm)

Sitúa una carga de +40nC en el punto (100cm,0 cm) mide el potencial en el punto (0cm,0cm)

Coloca simultáneamente las dos cargas indicadas anteriormente y mide el potencial en el punto (0 cm,0 cm)

¿Qué conclusión obtiene de esta experiencia?




 4- Mapas de color

Crea los siguientes mapas de color (sitúa las cargas con un resolución alta y luego bájala para obtener el mapa con más detalle)

Mapa 1


q1=50 nC

q2= 50 nC

q3=0 nC

q4=0nC

P1(-60 cm, 0 cm)

P2(60 cm,0 cm)



Separa y acerca las cargas ¿Qué observas? ¿Y si cambias los valores de las cargas

Mapa 2


q1=100 nC

q2= -100 nC

q3=0 nC

q4=0nC

P1(-60 cm, 0 cm)

P2(60 cm,0 cm)



¿Cuánto vale el potencial a lo largo del eje Y?¿Por qué?¿Seguirá valiendo lo mismo el potencial en el eje ? ?Y si se modifica el valor de alguna de las cargas?

Mapa 3


q1=20 nC

q2=20 nC

q3=40 nC

q4=0nC

P1(-100 cm, 0 cm)

P2(100 cm,0 cm)

P3(0 cm,0 cm)


Cambia el valor y/o la posición de las cargas y observa como se modifica el mapa

Mapa 4


q1=50 nC

q2=50 nC

q3=-100 nC

q4=  0nC

P1(-50 cm, 0 cm)

P2(50 cm,0 cm)

P3(0 cm,0 cm)


Cambia el valor y/o la posición de las cargas y observa como se modifica el mapa

Mapa 5


q1=30 nC

q2=30 nC

q3=30 nC

q4=30 nC

P1(100cm,100 cm)

P2(100 cm,-100 cm)

P3(-100cm,100 cm)

P4(-100cm,-100 cm)

Mapa 6


q1=30 nC

q2=-30 nC

q3=-30 nC

q4=30nC

P1(100cm,100 cm)

P2(100 cm,-100 cm)

P3(-100cm,100 cm)

P4(-100cm,- 100 cm)

Mide el potencial a lo largo de los ejes X e Y ¿Qué conclusión obtienes?