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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

CENTRO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS

FÍSICA III

PRACTICA NUMERO 3

GENERADORES ELECTROSTÁTICOS Y CAMPOS ELÉCTRICOS

• Objetivos de la practica.

• Consideraciones teóricas.

CAMPO ELECTRICO.

El campo eléctrico es el espacio que rodea una carga eléctrica es asiento de un campo de fuerzas por que dicha carga ejerce una fuerza sobre cualquier otra carga que se coloca en dicho espacio este campo de fuerzas se denomina campo eléctrico o electrostático.

Se llama intensidad E del campo a la fuerza que este determina sobre la unidad de carga eléctrica positiva colocada en el punto que se considere.

Para abreviar, se habla de campo para designar la intensidad E del mismo. Sea Q la carga creadora del campo. Situando una carga Q´ a una distancia r de Q´, se observara que sobre Q´ actúa cierta fuerza F resultante.

El campo, o fuerza requerida a la unidad de carga existente en el punto indicado, valdrá, pues,

Es posible conseguir una representación gráfica de un campo de fuerzas empleando las llamadas líneas de fuerza. Son líneas imaginarias que describen, si los hubiere, los cambios en dirección de las fuerzas al pasar de un punto a otro. En el caso del campo eléctrico, las líneas de fuerza indican las trayectorias que seguirían las partículas positivas si se las abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del campo. El campo eléctrico será un vector tangente a la línea de fuerza en cualquier punto considerado.

Una carga puntual positiva dará lugar a un mapa de líneas de fuerza radiales, pues las fuerzas eléctricas actúan siempre en la dirección de la línea que une a las cargas interactuantes, y dirigidas hacia fuera porque las cargas móviles positivas se desplazarían en ese sentido (fuerzas repulsivas). En el caso del campo debido a una carga puntual negativa el mapa de líneas de fuerza sería análogo, pero dirigidas hacia la carga central. Como consecuencia de lo anterior, en el caso de los campos debidos a varias cargas las líneas de fuerza nacen siempre de las cargas positivas y mueren en las negativas. Se dice por ello que las primeras son «manantiales» y las segundas «sumideros» de líneas de fuerza.

LA SUPERPOSICIÓN DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS

La descripción de la influencia de una carga aislada en términos de campos puede generalizarse al caso de un sistema formado por dos o más cargas y extenderse posteriormente al estudio de un cuerpo cargado. La experiencia demuestra que las influencias de las cargas aisladas que constituyen el sistema son aditivas, es decir, se suman o superponen vectorialmente. Así, la intensidad de campo E en un punto cualquiera del espacio que rodea dos cargas Q1 y Q2 será la suma vectorial de las intensidades E1 y E2 debidas a cada una de las cargas individualmente consideradas.

Este principio de superposición se refleja en el mapa de líneas de fuerza correspondiente. Tanto si las cargas son de igual signo como si son de signos opuestos, la distorsión de las líneas de fuerza, respecto de la forma radial que tendrían si las cargas estuvieran solitarias, es máxima en la zona central, es decir, en la región más cercana a ambas. Si las cargas tienen la misma magnitud, el mapa resulta simétrico respecto de la línea media que separa ambas cargas. En caso contrario, la influencia en el espacio, que será predominante para una de ellas, da lugar a una distribución asimétrica de líneas de fuerza.

GENERADORES ELECTROSTATICOS.

La primera maquina electrostática fue Otto de Guericke; pero fue por Ramsden quien dio a la maquina electrostática la forma representada en la figura de abajo.

Esta maquina posee un disco de acrílico en lugar de uno de vidrio, que era el que poseía la maquina original.

Maquina electrostática de winshurt.

Es un generador giratorio de inducción electrostática fue inventado por el físico ingles C.F. Varley en 1860; el generador utilizaba un disco de vidrio rotatorio que en principio puede considerarse similar a un electróforo rotatorio.

Un ingeniero ingles James Winshurt invento posteriormente un generador inductivo mucho mas elaborado y eficiente. Su generador utilizaba dos discos de vidrio los que giraban en sentidos opuestos y generando descargas muy potentes.

Este tipo de generador fue empleado asta principios del siglo pasado para producir altos voltajes para maquinas de rayos x.

Generador de Van de Graaff.

En 1931, en la universidad de princeton, el físico R.J. Van Graaff construyo la maquina electrostática que hoy lleva su nombre y que esta basada en la propiedad de almacenar cargas eléctricas sobre la superficie de una esfera conductora. Esto logra producir diferencia de potencial superior a 10,000,000 de volts en la actualidad se utilizan acopladas a un acelerador lineal de partículas en los cuales se hacen viajar a los electrones a grandes velocidades cercanas a las de la luz.

• CONCLUSIONES.

QUE LA ENERGIA ESTATICA ES MUY POTENTE TANTO QUE PUEDE MEDIR ASTA MAS DE 10,000,000 VOLTS CON UNA VELOCIDAD SORPRENDENTE CASI A LA VELICIDAD DE LA LUZ Y QUE ENTRE CADA CARGA SIEMPRE HABRA UN CAMPO ELECTRICO O ELECTROSTATICO.

• BIBLIOGRAFÍA.

ENCICLOPEDIA OCÉANO COLOR.

FÍSICA V

LIBRE DE MUTEC.