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laboratios de electrmagnetismo, Schemes and Mind Maps of Materials science

solucion de lab de electromagnetismo

Typology: Schemes and Mind Maps

2024/2025

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LABORATORIO #1 ELECTROMAGNETISMO
Objetivo General:
Comprender los conceptos de flujo eléctrico y la ley de Gauss pro medio del desarrollo de la
práctica y las simulaciones pertinentes.
Objetivos Específicos:
1. Aplicar la ley de Gauss para calcular el campo eléctrico en diferentes configuraciones
simétricas (planos, esferas, cilindros)..
2. Estudiar la relación entre el campo eléctrico y el potencial eléctrico.
3. Determinar el potencial eléctrico en diversas configuraciones de carga mediante
integración.
4. Visualizar el campo y potencial eléctrico mediante simulaciones y gráficas.
Introducción:
El campo eléctrico y el potencial eléctrico son conceptos fundamentales en el estudio de la
electrostática. La ley de Gauss ofrece un método poderoso para calcular el campo eléctrico
en sistemas con alta simetría (esferas, planos y cilindros) al relacionar el flujo eléctrico que
atraviesa una superficie cerrada con la carga contenida dentro de esa superficie.
El potencial eléctrico, por otro lado, es una magnitud escalar relacionada con la energía que
tiene una carga debido a su posición en un campo eléctrico. En esta práctica, se explorarán
las aplicaciones de la ley de Gauss en la determinación del campo eléctrico, y se estudiará
cómo se relaciona este campo con el potencial eléctrico.
Marco Teórico:
Ley de Gauss
La ley de Gauss establece que el flujo eléctrico neto a través de una superficie cerrada
(también llamada superficie gaussiana) es proporcional a la carga total encerrada dentro de
esa superficie:
donde:
ΦE es el flujo eléctrico.
E es el campo eléctrico.
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LABORATORIO #1 ELECTROMAGNETISMO

Objetivo General: Comprender los conceptos de flujo eléctrico y la ley de Gauss pro medio del desarrollo de la práctica y las simulaciones pertinentes. Objetivos Específicos:

  1. Aplicar la ley de Gauss para calcular el campo eléctrico en diferentes configuraciones simétricas (planos, esferas, cilindros)..
  2. Estudiar la relación entre el campo eléctrico y el potencial eléctrico.
  3. Determinar el potencial eléctrico en diversas configuraciones de carga mediante integración.
  4. Visualizar el campo y potencial eléctrico mediante simulaciones y gráficas.

Introducción:

El campo eléctrico y el potencial eléctrico son conceptos fundamentales en el estudio de la electrostática. La ley de Gauss ofrece un método poderoso para calcular el campo eléctrico en sistemas con alta simetría (esferas, planos y cilindros) al relacionar el flujo eléctrico que atraviesa una superficie cerrada con la carga contenida dentro de esa superficie. El potencial eléctrico , por otro lado, es una magnitud escalar relacionada con la energía que tiene una carga debido a su posición en un campo eléctrico. En esta práctica, se explorarán las aplicaciones de la ley de Gauss en la determinación del campo eléctrico, y se estudiará cómo se relaciona este campo con el potencial eléctrico.

Marco Teórico:

Ley de Gauss La ley de Gauss establece que el flujo eléctrico neto a través de una superficie cerrada (también llamada superficie gaussiana) es proporcional a la carga total encerrada dentro de esa superficie: donde:

  • ΦE es el flujo eléctrico.
  • E es el campo eléctrico.
  • dA es el vector diferencial de área en la superficie gaussiana.
  • Q enc es la carga total encerrada.
  • ϵ 0 es la permitividad del vacío La ley de Gauss es útil cuando se trabaja con distribuciones de carga con simetría esférica, cilíndrica o plana, ya que simplifica el cálculo del campo eléctrico. Figura 1. Ley de Gauss Aplicaciones de la Ley de Gauss Campo de una carga puntual : En una esfera de radio r alrededor de una carga puntual q, la ley de Gauss da: Campo de una esfera cargada : Para una esfera con una carga uniformemente distribuida, el campo en su exterior es el mismo que el de una carga puntual situada en su centro, mientras que en el interior el campo aumenta linealmente desde el centro. Potencial Eléctrico El potencial eléctrico en un punto en el espacio debido a una carga o distribución de cargas es la energía potencial por unidad de carga en ese punto. Se define como:

Carga esférica radio R

  1. Campo en el exterior de la esfera :
  • Selecciona una superficie gaussiana esférica de radio r>Rr. Representación grafica
  • Calcula el campo eléctrico en función de la ley de Gauss
  • Mide el valor del campo en varios puntos en el exterior de la esfera y compara con los resultados teóricos.
  • Grafica el campo en función de rrr y compara con los resultados teóricos.

Fase 2: Campo Eléctrico y Potencial en una Carga Superficial

  1. Distribución plana: Simula una placa infinita uniformemente cargada con densidad superficial 𝜎.
  2. Aplicación de la ley de Gauss
  • Usa una superficie gaussiana cilíndrica alrededor de la placa para calcular el campo eléctrico.
  • Calcula el campo usando:
  1. Verifica el comportamiento constante del campo y grafícalo.
  2. Cálculo del potencial V(d) = - E * d V(1 m) = - (5.61 V/m) * (1 m) = - 5.61 V Es la distancia del campo electrico
  • Usa la relación entre campo eléctrico y potencial para calcular el potencial a una distancia
  • Grafica el potencial como función de 𝑑 y analiza los resultados.
  • Grafica el potencial y analiza cómo varía con r