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4.1. En el laboratorio

Haciendo el montaje

Para llevar a cabo la práctica debes realizar el siguiente montaje:

  1. Coloca una hoja de papel milimetrado sobre la mesa y encima coloca la cubeta de vidrio transparente, de forma que se puedan ver bien las cuadrículas de la hoja. Rellena la cubeta con 1 cm de agua ligeramente salada.
  2. Coloca los dos soportes verticales de forma que los extremos de los cables con los conectores banana estén en contacto con el agua y la cubeta lo más perpendicular posible, y que coincida en unas coordenadas de nuestro papel milimetrado que facilite las mediciones. Controla que el cable no toque el agua, puedes usar los tornillos de los soportes para guiar el cable.
  3. Fíjate en las distintas distribuciones de carga que tienes que hacer. El montaje es igual, pero solo cambian los conductores que están sumergidos. En las imágenes de la derecha ves el montaje que simula dos cargas puntuales. En la parte inferior verás imágenes de los otros montajes.
  4. Conecta la fuente de alimentación o la pila de 9 V con las pinzas cocodrilo y los conectores banana que la unen con el montaje de los conectores en el agua.
  5. Conecta el conector de menor potencial (borde negativo de la pila o neutro de la fuente de alimentación) al multímetro y que quede bien fijo.
  6. Utiliza el otro cable del multímetro para medir el valor del potencial en distintos puntos a distintas distancias, siguiendo la recta que une ambos conectores y también como se te indica más adelante para cada distribución de carga.
  7. Toma medidas cada 0.5 cm en las direcciones que te indiquen y anótalo en una tabla (en el punto 4.2 tienes un ejemplo).
  8. Anota también los valores en la otra hoja milimetrada de forma que sea una reproducción de lo que estás midiendo en la cubeta, y te servirá para determinar la dirección del campo eléctrico.
  9. Vuelve a medir otra vez en los mismos puntos para obtener mínimo tres medidas experimentales en cada punto.
  10. Recuerda revisar y anotar los errores de tus mediciones (por el papel milimetrado, la precisión del multímetro, etc.).
Montaje de dos cargas
Diego E. Pérez-Olea. Montaje de dos cargas (CC BY-SA)
Detalle del montaje de dos cargas
Diego E. Pérez-Olea. Detalle del montaje de dos cargas (CC BY-SA)

Para hacer las mediciones de forma correcta, presta atención a las siguientes recomendaciones.

Recomendaciones

  • Previo a las mediciones, dibuja en la hoja milimetrada los puntos A y B donde vas a colocar los conectores banana en la cubeta. Dibuja una línea recta entre esos puntos y la vertical en el punto intermedio. Y lo mismo en la segunda hoja. Para las otras distribuciones, dibuja donde vas a colocar las láminas y donde colocarás la circunferencia conductora.
  • Cuando vayas midiendo con el voltímetro, mueve el medidor ligeramente y ve siguiendo puntos de la cuadrícula que te sean fácilmente identificables.
  • Si la cubeta es de vidrio, ten en cuenta la refracción para colocar de forma precisa el conector del voltímetro. Cuanto más perpendicular a la cubeta mires, menos error cometerás en su posición.
  • Comprueba de vez en cuando la diferencia de potencial entre los conectores banana en el agua para verificar el potencial de entrada y que tus mediciones sean siempre con un mismo valor de entrada. Si la pila de 9 V se va gastando, bajará de potencial con cierta rapidez y, aunque estés midiendo bien los valores, no te van a servir puesto que va a ir variando el potencial no solo por desplazarte entre los puntos, sino porque el potencial de la pila va decreciendo.

Distribuciones de carga

Dos cargas puntuales

Coloca los dos conectores banana en las posiciones centrales de la cubeta, separadas 10 cm, ligeramente sumergidas en el agua. Simulan dos cargas puntuales.

Campo Eléctrico cargas puntuales
Diego E. Pérez-Olea. Campo eléctrico de cargas puntuales (CC BY-SA)

Mide el potencial en distintos puntos (cada 0.5 cm) según la línea que separa ambas cargas. También mídelo en la mediatriz del segmento que une ambas cargas. Recuerda medirlo tres veces en cada línea.

Comprueba, a una distancia próxima a una de las cargas, por ejemplo 2 cm, cómo el potencial eléctrico no varía en un recorrido concéntrico a cada carga. Comprueba que en la mediatriz también es constante.

Dos varillas paralelas

Distribución paralela

Usa dos varillas rectas, de unos 10 a 15 cm de largo, cada una conectada a un borne de la pila o fuente de alimentación. Colócalas dentro de la cubeta de forma que ambas varillas estén paralelas y a una distancia de unos 5 a 10 cm.

Montaje de láminas paralelas
Diego E. Pérez-Olea. Montaje de láminas paralelas (CC BY-SA)
Medidas láminas paralelas
Diego E. Pérez-Olea. Medidas de láminas paralelas (CC BY-SA)
Montaje para dos láminas conductoras paralelas. Verifica que los contactos de la fuente de alimentación o de la pila con las láminas sean correctos midiendo el potencial entre las varillas. Cuando vayas haciendo las mediciones, hazlo en la perpendicular entre las dos varillas por la parte central.

Con el multímetro, mide los valores de los potenciales entre las varillas, en una línea perpendicular a ellas y en la zona por el centro de las varillas.

Observa cómo, si te mueves en dirección paralela a ambas varillas, el potencial no cambia prácticamente, pero, si te mueves perpendicular a ellas, si hay variación.

Anota estas variaciones cada 0.5 cm según la línea recta que separa las varillas.

Recuerda hacer al menos tres mediciones desde una varilla hasta la otra.

Una circunferencia

Distribución circular

Coloca una anilla metálica circular de 5 cm o más en la cubeta, conectada a la fuente de alimentación o a la pila. Coloca en el centro de la anilla el otro conector banana.

Circuito circular
Diego E. Pérez-Olea. Circuito circular (CC BY-SA)
Medidas en el circuito circular
Diego E. Pérez-Olea. Medidas en el circuito circular (CC BY-SA)
Detalle del circuito circular
Diego E. Pérez-Olea. Detalle del circuito circular (CC BY-SA)
Montaje para el conductor en forma de circunferencia. Coloca un electrodo en el centro de la circunferencia y el otro en el conductor de forma circular. Cuando vayas a realizar las medidas, parte desde el centro de la circunferencia hacia el extremo y, además, por fuera de la circunferencia. Detalle de las mediciones. Se observan el electrodo conectados al centro de la circunferencia y el otro al conductor, y, en medio, el conector del voltímetro para medir el potencial a una distancia del radio.

Mide los valores de los potenciales desde el centro hasta la anilla cada 0.5 cm y en el exterior de la anilla hasta una distancia más o menos como el doble del radio, también cada 0.5 cm. Comprueba si varía el potencial eléctrico en esas circunferencias concéntricas a la anilla, tanto dentro como fuera.

Anota estos valores de potenciales para cada distancia desde el centro hasta el exterior. Recuerda medirlo tres veces.

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