Practica No. 2 DISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS EN LOS CONDUCTORES

...

ɸE=EA=cos θ

Las líneas de campo están dirigidas radialmente hacia afuera y por tanto son perpendiculares a la superficie en todos sus puntos. Es decir, en cada punto de la superficie, [pic 9][pic 10] es paralelo al vector Δ[pic 11][pic 12]i que representa un elemento de área local ΔAi que rodea al punto en la superficie. Por lo tanto,

[pic 13][pic 14]ˑ ΔAi= EΔAi

y por la ecuación 24.4 encuentra que el flujo neto a través de la superficie gaussiana es igual a

[pic 15]

el flujo neto a través de cualquier superficie cerrada que rodea a una carga puntual q tiene un valor de q/e0 y es independiente de la forma de la superficie.

El número de líneas de campo eléctrico que entran en la superficie es igual al número de líneas que salen. Por lo tanto, el flujo eléctrico neto a través de una superficie cerrada que no rodea a ninguna carga es igual a cero

el campo eléctrico debido a muchas cargas es igual a la suma vectorial de los campos eléctricos producidos por cada una de las cargas individuales. Por lo tanto, puede expresar el flujo a través de cualquier superficie cerrada de la forma

[pic 16][pic 17]=[pic 18][pic 19]1 + [pic 20][pic 21]2…)ˑd[pic 22][pic 23]

donde E → es el campo eléctrico total en cualquier punto sobre la superficie, producido por la adición vectorial de los campos eléctricos en dicho punto, debido a las cargas individuales

La ley de Gauss, dice que el flujo neto a través de cualquier superficie cerrada es

[pic 24]

donde qin representa la carga neta en el interior de la superficie y [pic 25][pic 26] el campo eléctrico en cualquier punto de la misma.

la ley de Gauss puede ser resuelta en función de [pic 27][pic 28] para determinar el campo eléctrico debido a un sistema de cargas o a una distribución continua de las mismas, sin embargo, en la práctica, este tipo de solución sólo es aplicable a un número limitado de situaciones muy simétricas. En la siguiente sección se aplica la ley de Gauss para evaluar el campo eléctrico para distribuciones de carga con simetrías esféricas, cilíndricas o planares. Si es posible elegir con cuidado la superficie gaussiana que rodea a la distribución de cargas.

MATERIAL Y EQUIPO

1 Generador de Van De Graaft

1 Copa Faraday

1 Recipiente de plástico con esferas de cripsota

1 Barra de poli estireno

1 Esfera hueca

1 Electrodo de prueba

1 Paño de lana

1 Banco aislado

1 Pinza para mesa

1 Electrodo de prueba con punta

1 Electroscopio

2 Hemisferios de Cavendish

1 Barra de vidrio

1 Rehilete electrostático

1 Mechón para cabellos

1 Paño de seda

1 Vela

2 Cables de conexión

DESARROLLO EXPERIMENTAL

- El electroscopio

Descripción:

Es un dispositivo, formado por dos láminas ( L.L´ ), ligerísimas, de aluminio, fijas a una varilla metálica ( V ), coronada por una esferilla también metálica ( E ). La varilla se ajusta en un tapón aislador ( T ), las dos ventanillas de cristal, una frente a la otra, permiten ver el interior.

Procedimiento:

Acerque a la esfera del electroscopio una barra de vidrio sin frotar. Observe. Realizado lo anterior, cargue (frote) la barra de vidrio y acérquela hasta tocar la esfera del electroscopio. Anote sus observaciones. Toque la esfera (E) con la mano y repita el procedimiento anterior con la barra de poliesterina y anote sus observaciones.

Con el electroscopio tocándolo con la barra de vidrio frotada con el paño de lana, de manera que las hojas queden sólo un poco separadas, acerque a la esfera, pero sin llegar a tocarla, un objeto cargado negativamente. Anote lo que sucede. Ahora acerque a la esfera, pero sin llegar a tocarla un objeto positivamente. Anote lo que sucede. Por último aproxime a la esfera, pero sin tocarla, un objeto que no haya sido frotado y que en consecuencia esté probablemente descargado ¿Qué sucede?

Sobre la mesa teníamos un electroscopio, le acercamos la barra de cristal y no pasó nada, cargamos eléctricamente la barra de cristal frotándola con el paño de lana y volvimos a acercar la barra al electroscopio hasta tocar la esfera; esta vez una de las láminas de aluminio movió un poco a la otra. Terminando esto descargamos la esfera del electroscopio, tocándola con la mano y hacemos un proceso similar, pero esta vez con la barra de poliesterina; Lo que observamos fue que de igual manera una barra de aluminio movió a la otra, pero esta vez nos costó más trabajo cargarla y no se movió tanto como con la barra de cristal. Después de esto volvimos a descargar la esfera, tocándola con la mano.

Al tocar el electroscopio con la barra de vidrio cargada, las barras de aluminio se separaron y al momento de acercar un objeto cargado negativamente, las barras se acercaron; al momento de acercar nuevamente un objeto cargado positivamente, estas barras volvieron a repelerse. Acercamos al final un objeto que probablemente no estaba cargado, al acercarlo no pasó nada, no se movieron las placas.

Discusión:

¿Por qué desciende la carga de la esfera hasta las hojas? Porque es un material conductor Cuando se cargó el electroscopio con un tipo de carga y se acercó una barra cargada con el otro tipo, ¿Qué se observó? Cuando se acerca la carca el electroscopio adquiere esa carga, al ponerle el otro tipo, se van a juntar las láminas.

Si se le acerca una barra cargada con carga del mismo signo ¿Qué sucede?