Fisica II-trab Pract-2010 Nueva Version 25-03

8/15/2019 Fisica II-trab Pract-2010 Nueva Version 25-03

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FISICA IITRABAJOS PRÁCTICOS

Solo haciendo se aprende realmente

EXPERIENCIAS DE LABORATORIOS

PROBLEMAS PROPUESTOS

HOMOGÉNEA PARA LAS CARRERAS

INGENIERIA ELECTROMECÁNICAINGENIERIA QUÍMICA

INGENIERIA EN SISTEMA DE INFORMACION

Lic. Guillermo Sampallo

2010


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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL P. T: Lic. Guillermo SampalloFACULTAD REGIONAL RESISTENCIA J. T. P. : Ing. Abel Ulises Rodríguez

J. T .P. : Mario Cleva

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TABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDO ............................................................................................................................. 3

IMPORTANCIA DE FISICA EN LA CARRERA ............................................................................................ 6

UBICACIÓN DE FISICA II EN PLAN DE ESTUDIO DE LAS CARRERAS INGENIERIAELECTROMECANICA E INGENIERIA QUIMICA ........................................................................................ 6

OBJETIVOS GENERALES DE FISICA II ..................................................................................................... 7

CONTENIDOS: PROGRAMA ANALÍTICO DE FÍSICA II ............................................................................ 7

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................ 9

CRONOGRAMA PROPUESTO FÍSICA II ..................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. EXPERIENCIAS DE LABORATORIO ........................................................................................................ 14

DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD CURRICULAR PROPUESTA ......................................................... 14

CARGA HORARIA ..................................................................................................................................... 14 ESTRATEGIAS ........................................................................................................................................... 15 ACCIONES .................................................................................................................................................. 15

MATERIALES CURRICULARES ................................................................................................................. 16

RECURSOS IMPRESOS: ............................................................................................................................. 16 RECURSOS DE TECNOLOGÍA EDUCATIVA ........................................................................................... 17 RESURSOS PARA LABORATORIO, EQUIPAMIENTO Y MATERIAL ................................................... 17

METODOLOGÍA APLICADA A .................................................................................................................... 18 EVALUACIÓN ................................................................................................................................................ 18

CRITERIOS DE EVALUACIÓN ........................................................................................................................... 18 CRONOGRAMA DE CLASES DE FÍSICA II .........................................¡ERROR ! MARCADOR NO DEFINIDO. INSTRUCTIVO PARA LA REDACCIÓN DEL INFORME DE LABORATORIO ...¡ERROR ! MARCADOR NODEFINIDO.

EQUIPOS DE LABORATORIO EMPLEADOS EN FISICA II .......... ......... ......... ........ ......... ........ ......... .... 21

EXPERIENCIAS DE LABORATORIOS ...................................................................................................... 25

TRABAJO DE LABORATORIO Nº 1 .......................................................................................................... 27 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 2 .......................................................................................................... 35 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 3 .......................................................................................................... 41

TRABAJO DE LABORATORIO Nº 4 .......................................................................................................... 51 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 5 .......................................................................................................... 57 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 6 .......................................................................................................... 61 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 7 .......................................................................................................... 65 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 8 .......................................................................................................... 71 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 9: ......................................................................................................... 77 TRABAJO DE LABORATORIO Nº 10 ........................................................................................................ 83 TRABAJO PRÁCTICO Nº 12 ....................................................................................................................... 89 TRABAJO PRÁCTICO Nº 13 ....................................................................................................................... 95 TRABAJO PRÁCTICO Nº 14 ....................................................................................................................... 99 TRABAJO PRÁCTICO Nº 15 ..................................................................................................................... 103 TRABAJO PRÁCTICO Nº 16 ..................................................................................................................... 111

GUIA DE PROBLEMAS PROPUESTOS .................................................................................................. 122 GUIA DE PROBLEMAS : LEY DE COULOMB ........................................................................................ 124

CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 124


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PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 124 GUIA DE PROBLEMAS : CAMPO ELÉCTRICO ...................................................................................... 126 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 126 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 126 GUIA DE PROBLEMAS : LEY DE GAUSS. APLICACIONES ................................................................. 128 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 128 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 129 GUIA DE PROBLEMAS : POTENCIAL ELÉCTRICO .............................................................................. 131

CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 131 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 131 GUIA DE PROBLEMAS: CAPACIDAD.................................................................................................... 133 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 133 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 133 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 135 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 135 GUIA DE PROBLEMAS :CIRCUITOS ELÉCTRICOS .............................................................................. 137 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 137 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 138 GUIA DE PROBLEMAS : CAMPO MAGNÉTICO FUERZAS SOBRE CARGAS EN MOVIMIENTO .... 140 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 140

PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 141 GUIA DE PROBLEMAS : CAMPO DE INDUCCIÍN MAGNÉTICA. PROPIEDADES ............................. 142 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 142 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 144 GUIA DE PROBLEMAS : INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA .......................................................... 145 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 145 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 145 GUIA DE PROBLEMAS: MAGNETISMO EN MEDIOS MATERIALES ................................................. 147 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 147 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 147 GUIA DE PROBLEMAS : CORRIENTE ALTERNA ................................................................................. 148 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 148 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 148

GUIA DE PROBLEMAS : ECUACIONES DE MAXWELL. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ....... ..... 149 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................... 149 PROBLEMAS ............................................................................................................................................ 150 GUIA DE PROBLEMAS: ........................................................................................................................... 151 ÓPTICA FÍSICA: INTERFERENCIA Y DIFRACCIÓN............................................................................. 151 GUIA DE PROBLEMAS: TERMOMETRIA Y CALORIMETRIA ............................................................ 152 GUIA DE PROBLEMAS: TRABAJO Y PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA ...................................... 153


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DOCENTES INTEGRANTES DE LA CATEDRA

PROFEDOR TITULAR: Guillermo SampalloPROFESOR ASOCIADO: Arturo González ThomasPRPFESOR ADJUNTO: Ulises RodríguezJTP: Mario ClevaJTP: Julio Galarza

AUX DOC DE 1RA: David Degregorio AUX DOC DE 1RA: Arzamendia Luis

AUX DOC DE 1RA: Garcia Leonor AUX DOC DE 1RA: Schefer Fernando

HORARIOS DE FISICA II

1ER CUATRIMESTRE

CARRERA INGENIERIA ELECTROMECANICA

CLASES TEORIAS: MARTES 16.30 A 18.45 – VIERNES 18.45 A 21CLASES DE TRABAJOS PRACTICOS MARTES 18.45 A 21..55

CARRERA INGENIERIA EN SISTEMA DE INFORMACIÓN

CURSO 2 ACLASES TEORIAS: MIERCOLES 18.45 A 21 – VIERNES 18.45 A 21CLASES DE TRABAJOS PRACTICOS JUEVES 18.45 A 22..40

CURSO 2 BCLASES TEORIAS: MIERCOLES 16.00 A 18.15 – VIERNES 16.00 A 18.15CLASES DE TRABAJOS PRACTICOS MARTES14.00 A 17.55

2DO CUATRIMESTRE

CARRERA INGENIERIA QUIMICAHORARIO A CONFIRMAR


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ANALISIS DE FISICA II EN CONCORDANCA CON EL AREA CIENCIASBASICAS.

IMPORTANCIA DE FISICA EN LA CARRERA

Los nuevos conocimientos encarados por las ciencias y el rápido crecimiento de latecnología trasciende al campo educativo, determinando que se encaren nuevos contenidos,metodologías y recursos para mejorar y elevar el nivel de la cultura científica de lapoblación. Es así, que en la actualizada existe incluso programa de alfabetización científicaimplementado desde los primeros años de la escolarización, y en el plano profesional serequiere de mano de obra mas calificada, con preparación científica actualizada,fundamentalmente con conocimiento básicos sólidos que le permitan adaptarse a loscambios rápidos de la sociedad en la que se desenvuelven.

Para ello es indispensable que se contemple en el diseño curricular correspondiente una

sólida formación en ciencias básicas que le brinden aquellos contenidos básicos queservirán de soporte para la comprensión y aplicación de los contenidos específicos de laprofesión, sin los cuales podrían ser superados por el avance científico- tecnológico de suespecialidad aún antes de la terminar la carrera.

Los logros tecnológicos alcanzados en el siglo XX y en el actual, provocaronimportantísimos cambios en las ingenierías, pero se ha conservado inalterable los principiosfísicos empleados para aquellos cambios. A futuro, nadie está en condiciones de asegurarque innovaciones técnicas se alcanzarán, pero con seguridad estarán basadas en losprincipios de las Ciencias Básicas y en particular, de la Física.

Es así que en la currícula de las carreras de Ingeniería Electromecánica e IngenieríaQuímica de la UTN se ha incluido Física, y en particular, los contenidos deElectromagnetismo, Óptica y una introducción a Termodinámica en la asignatura Física II,en completo acuerdo con la por lo propuesto por el Consejo Federal de Decanos deIngeniería (CONFEDI) y la CONEAU en su proceso de acreditación de carreras deIngeniería.

UBICACIÓN DE FISICA II EN PLAN DE ESTUDIO DE LAS CARRERASINGENIERIA ELECTROMECANICA E INGENIERIA QUIMICA

Física II es una asignatura de tipo homogéneo.

a) En Ingeniera ElectromecánicaFísica II es obligatoria y se dicta en el 1er cuatrimestre de segundo nivel, en paralelocon las siguientes asignaturas: Análisis Matemático II, Ingeniería Electromecánica II(materia integradora) Programación en computación.Tiene como materias correlativas para cursar: Análisis Matemático I regularTiene como materias correlativas para rendir: Análisis Matemático I y Física Iaprobadas.

b) En Ingeniera QuímicaFísica II es obligatoria y se dicta en el 2do cuatrimestre de segundo nivel, en paralelo

con las siguientes asignaturas: Probabilidades y Estadística, MatemáticaSuperior, Química Orgánica Aplicada, Integración IITiene como materias correlativas para cursar: Análisis Matemático I y Física Iregular

http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=59http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=171http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=171http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=165http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=165http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=171http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=171http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=171http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=171http://www.frre.utn.edu.ar/modules.php?name=Academico&file=carreras&func=MateriaList&materia_id=59


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Tiene como materias correlativas para rendir: Análisis Matemático I y Física Iaprobadas.c) En Ingeniería en Sistema de Información

Física II es obligatoria y se dicta en el 1er cuatrimestre del segundo nivel, en paralelocon las siguientes asignaturas: Análisis Matemático II Análisis de Sistema. SistemasOperativos.Tiene como materias correlativas para cursar: Análisis Matemático I y Física IregularTiene como materias correlativas para rendir: Análisis Matemático I y Física Iaprobadas.

OBJETIVOS GENERALES DE FISICA II

1. Lograr que los alumnos:a. Manejen con solvencia los principios generales de electricidad y magnetismo,

de óptica y de termodinámica de manera de contar con los prerrequisitonecesarios para encarar los temas afines en asignaturas posteriores.

b. Sean capaces de reconocer y manejar los instrumentos de medidaconvencionales en un laboratorio de electricidad y magnetismo, de óptica y determodinámica

c. Desarrollen su creatividad y el espíritu critico en el análisis y resolución deproblemas físicos y técnicos y en la formulación de conclusiones.

2. Promover la actualización y perfeccionamiento de docentes en temas específicosrelacionados con aspectos científicos y metodológicos.

3. Establecer estrategias educativas e institucionales encaminadas a producir unaverdadera asimilación de los contenidos científicos a través del cambio conceptual.

CONTENIDOS: PROGRAMA ANALÍTICO DE FÍSICA II

Unidad Temática 1. Carga horaria: 16 hs.

Fuerza eléctrica y campo eléctricoCarga eléctrica. Propiedades. Electrización. Conductores y aisladores. Ley de Coulomb.Principio de superposición. Campo eléctrico: Definición. Campo creado por cargaspuntuales y por distribuciones continuas de cargas. Líneas de fuerza. Movimiento decargas eléctricas en campos eléctricos uniformes. Flujo eléctrico. Ley de Gauss:Expresión matemática. Alcance y cálculo de intensidades de campo eléctrico consimetrías planas, esféricas y cilíndricas. Forma diferencial de la ley de Gauss.

Unidad Temática 2. Carga horaria: 10 hsEnergía electrostática. Potencial eléctricoEnergía electrostática de una carga puntual. Diferencia de potencial y potencial eléctrico.Potencial de cargas puntuales, de un dipolo y de distribuciones continuas de cargas El

campo eléctrico como gradiente de potencial eléctrico. Superficies equipotenciales.Ecuaciones de Poisson y de Laplace. Energía potencial de un grupo de cargas puntuales.


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Unidad Temática 3. Carga horaria: 10 hs.Capacidad. Propiedades Eléctricas de la MateriaCapacidad eléctrica. Condensadores: planos, cilíndricos, esféricos. Asociación decondensadores.. Energía en condensadores y campos eléctricos. Dieléctricos.Polarización y susceptibilidad eléctrica. Relación entre el vector Polarización y las cargasde Polarización Generalización de la ley de Gauss. Vector desplazamiento. Rigidezdieléctrica. Aplicaciones. Energía en presencia de dieléctricos.

Unidad Temática 4. Carga horaria: 16 hs.Electrocinética

Corriente eléctrica. Intensidad de corriente. Densidad de corriente. Ecuación decontinuidad. Modelo clásico de un conductor. Conductividad y Resistividad. Ley de Ohm.Resistencia eléctrica. Asociación de resistencias. Trasformación de energía. Ley de Joule.Potencia eléctrica. Fuerza electromotriz. Circuitos eléctricos. Leyes de Kirchhoff. Puentede Wheatstone. Circuito RC

Unidad Temática 5. Carga horaria: 6 hs.Fuerza magnéticas sobre cargas y elementos de corrientes

Efectos del campo de inducción magnética sobre cargas en movimiento. El campo deinducción magnética. Flujo. Unidades. Fuerza sobre una carga eléctrica móvil. Movimientode una partícula cargada en un campo de inducción magnética uniforme. Determinaciónde e/m. Espectrómetro de masa. Ciclotrón. Efecto Hall. Fuerzas magnéticas sobreconductores que transportan corriente. Momento mecánico sobre un circuito plano.Momento magnético.

Unidad Temática 6. Carga horaria: 6 hs.Campo de Inducción magnética. Propiedades Campo magnético generado por una corriente estacionaria. Ley de Biot y Savart. Aplicaciones. Fuerza magnética entre conductores paralelos. El Ampere. Propiedades del

campo de inducción magnética: Ley de Gauss para el magnetismo y ley de Ampere en elvacío. Forma integral y diferencial. Aplicaciones: Solenoide y toroide.

Unidad Temática 7. Carga horaria: 10 hs.Fenómenos de inducción electromagnética.Experimentos de Faraday. Ley de Faraday. Experimento idealizado. Ley de Lenz. Ley deFaraday y el flujo magnético. Generalización de la ley de Faraday. Aplicaciones.Inducción mutua y autoinducción. Unidades. Asociación de inductancias. Circuito LR.Energía almacenada en el campo de inducción magnética de una bobina. Densidad deenergía

Unidad Temática 8. Carga horaria: 8 hs.Magnetostática. Propiedades magnéticas de la materiaPropiedades magnéticas de la materia. Magnetización Campo magnético. Relación entreB, H y M. Permeabilidad y susceptibilidad magnética. Propiedades de B y H. Materialesmagnéticos: Paramagnéticos, diamagnéticos y ferromagnéticos. Histéresis. Circuitosmagnéticos.

Unidad Temática 9. Carga horaria: 10 hs.Corriente AlternaCorriente Alterna. Amplitud. Fase. Frecuencia. Comportamiento de la resistencia, elcondensador y la inductancia con la corriente alterna. Reactancias. Valores Eficaces.Circuito serie RLC. Impedancia Resonancia. Diagramas vectoriales para las diferentes

combinaciones de R, C y L. Potencia instantánea. Potencia activa y reactiva.Unidad Temática 10. Carga horaria: 10 hs.Ecuaciones de Maxwell


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Corriente de desplazamiento, corrección a la ley de Ampere. Ecuaciones de Maxwell.Ecuación de onda. Ondas electromagnéticas. Propiedades. Densidad y Flujo de energíaelectromagnética. Vector de Poynting.

Unidad Temática 11. Carga horaria: 8 hsFotometríaFotometría. Sensibilidad espectral del ojo. Magnitudes y unidades de medida: Flujo eintensidad luminosa. Iluminación y luminancia Rendimiento luminoso Ley de inversa delcuadrado de la distancia y ley del coseno. Iluminación por un manantial puntual y por unmanantial extenso. Fotómetros. Espectrofotómetros.

Unidad Temática 12. Carga horaria: 8 hs

InterferenciaSuperposición de ondas coherentes. Condiciones para la interferencia. Interferómetros dedivisión de frente de onda: Experiencia de Young. Distribución de intensidad.Interferómetros de división de amplitud: Interferómetro de Michelson. Película delgada.

Unidad Temática 13. Carga horaria: 8 hsDifracciónPrincipio de Huygens. Difracción de Fraunhofer y de Fresnel. Difracción de Fraunhoferproducida por: una ranura rectangular, una abertura circular, dos ranuras paralelas igualesy muchas ranuras. Red de Difracción. Espectroscopia.

Unidad Temática 14. Carga horaria: 8 hs

PolarizaciónPolarización tipos de luz polarizada: elíptica, circular y lineal. Métodos para obtener luzpolarizada. Ley de Malus. Actividad óptica.

Unidad Temática 15- Carga horaria: 12 hs.Introducción a la TermodinámicaSistemas Termodinámicos. Temperatura y Termometría. Escalas termométricas. Ecuaciónde estado de un gas ideal. Dilatación: Concepto y coeficientes. Fatiga de origen térmico.Calor. Capacidad. Calorífica y Calor Específico.

Unidad Temática 16. Carga horaria:14 hs.Principios de la TermodinámicaTrabajo exterior. Trabajo y calor. Trabajo depende de la trayectoria. Equivalente mecánicodel calor. Primer principio Expresión matemática. Transformaciones: Adiabáticas, Isócorase Isobáricas. Segundo principio de la termodinámica: Enunciado. Ciclo de Carnot.Rendimiento. Entropía.

BIBLIOGRAFÍA

Serway R “Física” Vol I y II Ed. McGraw-Hill 3er Ed.(2004) Sampallo “Electricidad y Magnetismo” Impreso Moglia SRL Ctes (2003) Sampallo”Problemas resueltos de Electricidad y Magnetismo” Impreso Moglia SRL Ctes(2005)

Tipler P. “Física para la ciencia y la tecnología 4/ed “ vol 1 y 2 Ed. Reverté S. A. España(2003) Gettys y otros Física clásica y moderna Ed. McGraw-Hill (1992)


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Hecht-Zajac “Óptica” Ed. Fondo educativo Interamericano (1977) Hecht Eugene “Óptica” Editorial Addison-Wesley Iberoamericana Edición 2000 EdiciónNúmero 3 Sears y otros Física Universitaria Editorial Pearson Educación Edición 2004

Eisberg R. y Lerner L. “Física :Fundamentos y Aplicaciones” Vol I y II Ed. McGraw-Hill(1990) Zahn M. “Teoria Electromagnética” Ed. McGraw-Hill (1991) M. Aloso y E. Finn Física Editorial Pearson Educación Edición 1998 Ortega Giron ,M. “Prácticas de Laboratorio de Física General Compañía EditorialContinental (1978) Barcelona España. Tippens P “Física Conceptos y Aplicaciones”. Editorial Mcgraw-Hill Edición 1999. Moore Thomas Física: Seis ideas fundamentales Tomo II 2da Edición Ed. McGraw-Hill(2005) García Fernández J. Boix Oriol Fotometría Departament d'Enginyeria Elèctrica. Seccióde Barcelona. ETSEIB.UPC. Octubre 2004.

CRONOGRAMA DE FISICA II PARA EL PRIMER CUATRIMESTREEs un cronograma tentativo, que puede modificarse ante posibles imponderables que

provoquen suspensión de clases (por ejemplo, cortes en el suministro de energía eléctrica,huelgas, asuetos no programados, etc.)

FISICA II INGENIERIA ELECTROMECANICA CRONOGRAMA 2010 TEORIA: MARTES 16.30 A 18.30 Y VIERNES 18.45 A 21.00 SAMPALLOTRABAJOS PRACTICOS MARTES 18.45 A 22.30 RODRIGUEZ – CLEVA -DEGREGORIO

SEMANAS DIA CLASE UNIDADTEMATICA

Comisión 1 Comisión 2

1ra 9/3 TEORIA UT Nº 15

12/3 TEORIA UT Nº 152da 16 TP UT 15 Problemas Problemas

16/3 TEORIA UT Nº 1619/3 TEORIA UT Nº 16

3ra 23/3 TP Calibración deun termómetro- CalorímetroProblemas

UT16

24/3 Asueto23/3 TEORIA UT Nº 126/3 TEORIA UT Nº 1

4ta 30/3 TP Prob: UT16 Lab:Calibraciónde untermómetro-Calorímetro

30/3 TEORIA UT Nº 11 / 4 Semana santa

2 / 4 Semana santa5ta 6/4 TP UT Nº 1 Prob: Coulomb

y CEProb:Coulomb y


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CE6/4 TEORIA UT Nº29/4 TEORIA UT Nº2

6ta 13/4 TP UT Nº 1 Prob: Gauss Prob:Gauss

13/4 TEORIA UT Nº 316/4 TEORIA UT Nº4

7ma 20/4 TP UT N 2 Prob:Potencial

Prob:Potencial


8va27/4 TP Lab:Mapeo de

campo -Laplace

ProbCapacidady Cteeléctrica

27/4 TEORIA Prob de k30/4 Teoria UTN Nº5

9na4/5 EXAMEN

FINAL4/5 EXAMEN

FINAL7/5 TEORIA UT Nº5

10ma11/05 TP UT Nº4 Prob:

Capacidad yCte eléctrica

LABMapeo decampo -Laplace

11/05 TEORIA UT 514/05 TEORIA UT 6

11ava 18/05 TP LABORATORIO CapacidadLey de Ohm y

de K

UT N 5-6

18/5 TEORIA RESOLUCION DE PROBLEMAS UT nº5-621/5 TEORIA UT Nº7

12da 25/5 Feriado25/5 Feriado28/5 EXAMEN FINAL

13era 1/6 TP LABORATORIO UT N 5-6 CapacidadLey deOhm y deK

1/6 TEORIA RESOLUCION

DE PROB UTnº5-64/6 EVALUACION PARCIAL UT 15-16-1-2-3-4-5-6


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12

14ta 8/6 TP Prob UT 7 LABFuerza ycampomagnético

8/6 TEORIA UT Nº811/6 TEORIA UT Nº 9

15ta 15/6 TP LAB Fuerza ycampomagnético

Prob UT 7


16ta 22/6 RECUPERATORIOS22/6 TEORIA UT Nº 12-1325/6 TEORIA UT Nº 13-14

17ma 29/6 RECUPERATORIOS29/7 RECUPERATORIOS3/7 2DA EVALUACION PARCIAL UT 4 -5 -6 -7 -8- 9

FISICA II INGENIERIA EN SISTEMA DE INFORMACION CRONOGRAMA 2010 CURSO ATEORIA: MIERCOLES 18.45 A 21.00 Y VIERNES 18.45 A 21.00 RODRIGUEZTRABAJOS PRACTICOS JUEVES 18.45 A 22.40 GARCIA - SCHEFER

CURSO B

TEORIA: MIERCOLES 15.30 A 17.55 Y VIERNES 15.30 A 17.55 GONZALEZ THOMASTRABAJOS PRACTICOS MARTES 14.00 A 17.55 GALARZA – ARZAMENDIA

SEMANAS DIA CLASE UNIDADTEMATICA

Comisión 1 Comisión 2

1raTEORIA UT Nº 15

TEORIA UT Nº 15

2daTP UT 15 Problemas ProblemasTEORIA UT Nº 16TEORIA UT Nº 16

3ra

TP Calibración deun termómetro- CalorímetroProblemas

UT16

AsuetoTEORIA UT Nº 1TEORIA UT Nº 1

4ta

TP Prob: UT16 Lab:Calibraciónde un

termómetro-Calorímetro


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TEORIA UT Nº 1Semana santaSemana santa

5ta

TP UT Nº 1 Prob: Coulomby CE

Prob:Coulomb yCE

TEORIA UT Nº2TEORIA UT Nº2

6ta

TP UT Nº 1 Prob: Gauss Prob:Gauss

TEORIA UT Nº 3TEORIA UT Nº4

7ma

TP UT N 2 Prob:Potencial

Prob:Potencial

TEORIA UT Nº 4TEORIA UT Nº 4

8va

TP Lab:Mapeo decampo -Laplace

ProbCapacidady Cteeléctrica

TEORIA Prob de kTeoria UTN Nº5

9na

EXAMENFINALEXAMENFINAL

TEORIA UT Nº5

10ma

TP UT Nº4 Prob:Capacidad yCte eléctrica

LABMapeo decampo -Laplace

TEORIA UT 5TEORIA UT 6

11ava

TP LABORATORIO CapacidadLey de Ohm y

de K

UT N 5-6

TEORIA RESOLUCION DE PROBLEMAS UT nº5-6TEORIA UT Nº7

12daFeriado

FeriadoEXAMEN FINAL

13era TP LABORATORIO UT N 5-6 CapacidadLey deOhm y de


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KTEORIA RESOLUCION

DE PROB UTnº5-6

EVALUACION PARCIAL UT 15-16-1-2-3-4-5-6

14ta

TP Prob UT 7 LAB

Fuerza ycampomagnético

TEORIA UT Nº8TEORIA UT Nº 9

15ta

TP LAB Fuerza ycampomagnético

Prob UT 7

TEORIA UT Nº 10TEORIA UT Nº 11

16taRECUPERATORIOSTEORIA UT Nº 12-13TEORIA UT Nº 13-14

17maRECUPERATORIOSRECUPERATORIOS2DA EVALUACION PARCIAL UT 4 -5 -6 -7 -8- 9

En el cronograma se prevee los días de asueto y feriados. Las recuperaciones de lasevaluaciones parciales se tomaran fuera del horario de clase

GUIAS DE PROBLEMAS PROPUESTOS EXPERIENCIAS DE LABORATORIO1. Ley de Coulomb y Campo eléctrico2. Ley de Gauss3. Potencial Eléctrico4. Capacidad y Dieléctricos5. Corriente eléctrica6. Circuitos eléctricos7. Fuerza sobre cargas y elementos de cte.8. Ley de Biot y Savart. Propiedades de los

campos de inducción magnética9. Ley de Faraday10. Propiedades magnéticas de la materia11. CA12. Ecuaciones de Maxwell. Propiedades de las

Ondas13. Fotometría14. Interferencia15. Difracción16. Polarización17. Calorimetría18. Principios de la termodinámica

1. Calibración de un termómetro.2. Medida del equiv. en agua de un calorímetro3. Mapeo del Campo eléctrico y equipotenciales4. Verificación de la Ecuación de Laplace5. Carga y descarga de condensadores. Medida

de la capacidad6. Medición de Resistencias con Voltímetro y

Amperímetro. Puente de Wheatstone7. Verificación de las leyes de Kirchhoff.8. Medición de una fem desconocida9. Medida de la intensidad de campo magnéticos10. Verificación de ley de Faraday. Medición de

autoinductancias11. Análisis de un circuito RLC. Resonancia

Estas experiencias son demostrativas12. Fotometría. Inversa del cuadrado.13. Interferencia. Experiencia de Young14. Difracción. Red de difracción15. Polarización. Ley de Malus.

DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD CURRICULAR PROPUESTACARGA HORARIA

El dictado cuatrimestral prevee 16 semanas de clases Física II tiene 10 hs semanales(Según Res Nº 383/04 – Calendario académico 2005)Semanalmente2 clases de teoría de 2.15 hs cada una


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1 clase de resolución de problemas de 2.15 hs.1 clase de experiencia de laboratorio de 2.15hs.Clase de consulta/apoyo 2hs (no computada en la carga horaria total)Carga horaria total 160 hs

ESTRATEGIASPromover la participación activa de los alumnos en las clases de teoría y la de resoluciónde problemas.Promover en las clases experiencias de laboratorio el trabajo autónomo ( con supervisiónde los docentes).Promover la integración teoría y actividades prácticasPromover la autoevaluación permanente

Proponer estrategias docentes que ayuden a generar el necesario cambio metodológico

ACCIONES1 - Desarrollo de las clases según el siguiente esquema:

a) Clases teóricas1 Dictado de dos clases por semana de dos horas cada una, según el cronogramapropuesto.

b) Clases de resolución de problemas2 3 Dictado de una clase semanal de tres horas según cronograma.Lista de guías de problemas propuestos a desarrollar

1. Ley de Coulomb2. Campo eléctrico y ley de Gauss3. Potencial eléctrico4. Dieléctricos y capacidad5. Corriente eléctrica. Circuitos eléctricos6. Fuerzas magnéticas sobre cargas en movimiento y elementos de corriente7. Campo de inducción magnética. Propiedades.8. Ley de Faraday. Inductancia9. Magnetismo en medios materiales10. Corriente alterna11. Ecuaciones de Maxwell

12. Fotometría13. Óptica física14. Termometría. Calorimetría.15. Principios de la termodinámica

c) Desarrollo de experiencias de laboratorio 4

1 En la documentación probatoria se encontrará como material didáctico el libro “Electricidad y Magnetismo” d emi autoría.2 En la documentación probatoria se encontrará como material didáctico el libro “Problemas resueltos deElectricidad y Magnetismo” de mi autoría. 3

En la documentación probatoria se presentan todas las guías de problemas propuestos.4 En la documentación probatoria se presentan todas las guías de problemas propuestos, las guías de lasexperiencias de laboratorio con su correspondiente hoja de dato, listado de equipos de laboratorio requerido porexperiencia, un instructivo para la redacción de informe de laboratorio.


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Dictado de una clase semanal de tres horas según cronograma.

Lista de experiencias de laboratorio a realizar1. Reconocimiento y aprendizaje del manejo del instrumental de laboratorio2. Mapeo del Campo eléctrico y equipotenciales3. Verificación de la Ecuación de Laplace4. Carga y descarga de condensadores. Medida de la capacidad5. Verificación ley Ohm. Asociación de resistencias6. Comprobación experimental de las leyes de Kirchhoff.7. Medición de una fem desconocida8. Campo de inducción magnética: Determinación de la componente horizontal

del campo magnético terrestre mediante el método de la brújula de tangentes.9. Fuerza magnética sobre elementos de corriente10. Verificación de ley de Faraday. Coeficiente de autoinducción11. Circuito de corriente alterna. Análisis de un circuito RLC serie.12. Fotometría13. Interferencia. Experiencia de Young.14. Estudio del fenómeno de difracción en una ranura

15. Espectrómetro de red de difracción16. Polarización. Ley de Malus.17. Termometría Calibración de un termómetro18. Calorímetro: Equivalente en agua del calorímetro

d) Clase de consulta/apoyo2hs semanales ( no computada en la carga horaria total)

2) Búsqueda bibliográfica y redacción de informes sobre temas de interés y de actualidadcon la finalidad de complementar el contenido.

MATERIALES CURRICULARES

RECURSOS IMPRESOS:Se pone a disposición de los alumnos

a) Cuadernillo de trabajos prácticos conteniendo:1. Objetivos de Física II2. Programa analítico3. Bibliografía4. Sitio de internet con información complementaria5. Cronograma de las clases de laboratorio para Ing Electromecánica6. Cronograma de las clases de laboratorio para Ing Química7. Instructivo para la redacción del informe de laboratorio

8. Lista de equipos empleados según las experiencias de laboratorio9. Guías de experiencias de laboratorio con sus correspondientes hojas dedatos

10. Guías de propuestos problemas11. Respuesta final de los problemas propuestos.

b) Apuntes impresos de algunos temas ( ej Fotometría) con el fin de orientar en elestudio de los temas correspondientes.

Estos materiales están disponibles en la Biblioteca y en el Centro de Impresiones dela Facultad. En soporte papel y en CD

c) Los alumnos tiene acceso a Internet en la biblioteca de la Facultad, y se sugeriráque visiten los algunos de los siguientes sitios (estos sitios se actualizanpermanentemente):


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http://www.cec.uchile.cl/~cutreras/apuntes/nuevo.html http://www.gr.ssr.upm.es/eym/curso_web.html http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/085/htm/calorymo.htm http://www.physics.umd.edu/deptinfo/facilities/lecdem/ http://www.kw.igs.net/~jackord/j6.html#p1%20- http://www.csi.ull.es/~jplatas//web/ca/teoria/tema5-29.htm http://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/# http://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm http://www.mip.berkeley.edu/physics/index.html http://www.unex.es/~optica/index2.html

http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio.htm http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/index.html http://www.eygm.org/aulavir/fis1.htm

RECURSOS DE TECNOLOGÍA EDUCATIVA

Recursos didácticosEn las clases de teoría y de resolución de problemas se usarán retroproyector yproyector multimedial para desarrollar algunos temas, en particular aquellos queinvolucren muchos gráficos y diagramas

Software y Hardware disponibleEquipo de adquisición, procesamiento y presentación de datos Pasco (con variossensores)Software Mapeo de campo eléctrico – desarrollado por la cátedra. Apunte interactivo sobre el tema capacidad desarrollado por la cátedraProblemas resueltos en Mathcad versión 7 y en Matemática versión 3.00Simulación de experiencias de circuitos eléctricos con Workbench.Simulación de experiencias de óptica física.

RESURSOS PARA LABORATORIO, EQUIPAMIENTO Y MATERIALLa instalación física del laboratorio cuenta con seis estaciones de trabajo, con

alimentación eléctrica independiente y sistema de seguridad, el salón cuenta conconexión de Internet, mesada con pileta para realizar experiencias con agua. Al esta al lado de otro laboratorio es posible expandirse en caso necesarioEl equipamiento disponible está en condiciones para realizar las experiencias delaboratorio programadas es suficiente y está actualizado.El equipamiento para la realizar las experiencias puede describirse en dos tipos demateriales que fueron comprados (como multímetros, osciloscopios, frecuencímetrosgeneradores de funciones, equipos Pasco para la adquisición, procesamiento ypresentación de datos en PC a partir de sensores, equipo avanzado de optica,fotómetros posicionadotes, etc) y las otros materiales que han sido construidos porlos propios integrantes de la cátedra (fuentes de alimentación, placas con circuitoscompatibles con las guías de laboratorio vigentes y otros).

Se cuenta en el laboratorio con 3 PC con interfase Pasco y sensores de ddp, campomagnético, temperatura, fotómetro, etc.

http://www.cec.uchile.cl/~cutreras/apuntes/nuevo.htmlhttp://www.cec.uchile.cl/~cutreras/apuntes/nuevo.htmlhttp://www.gr.ssr.upm.es/eym/curso_web.htmlhttp://www.gr.ssr.upm.es/eym/curso_web.htmlhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/085/htm/calorymo.htmhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/085/htm/calorymo.htmhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/085/htm/calorymo.htmhttp://www.physics.umd.edu/deptinfo/facilities/lecdem/http://www.physics.umd.edu/deptinfo/facilities/lecdem/http://www.kw.igs.net/~jackord/j6.html#p1%20-http://www.kw.igs.net/~jackord/j6.html#p1%20-http://www.csi.ull.es/~jplatas/web/ca/teoria/tema5-29.htmhttp://www.csi.ull.es/~jplatas/web/ca/teoria/tema5-29.htmhttp://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/http://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/http://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.htmlhttp://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.htmlhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htmhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htmhttp://www.mip.berkeley.edu/physics/index.htmlhttp://www.mip.berkeley.edu/physics/index.htmlhttp://www.unex.es/~optica/index2.htmlhttp://www.unex.es/~optica/index2.htmlhttp://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio.htmhttp://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio.htmhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/java/index.htmlhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/java/index.htmlhttp://www.eygm.org/aulavir/fis1.htmhttp://www.eygm.org/aulavir/fis1.htmhttp://www.eygm.org/aulavir/fis1.htmhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/java/index.htmlhttp://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio.htmhttp://www.unex.es/~optica/index2.htmlhttp://www.mip.berkeley.edu/physics/index.htmlhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htmhttp://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.htmlhttp://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/http://www.csi.ull.es/~jplatas/web/ca/teoria/tema5-29.htmhttp://www.kw.igs.net/~jackord/j6.html#p1%20-http://www.physics.umd.edu/deptinfo/facilities/lecdem/http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/085/htm/calorymo.htmhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/085/htm/calorymo.htmhttp://www.gr.ssr.upm.es/eym/curso_web.htmlhttp://www.cec.uchile.cl/~cutreras/apuntes/nuevo.html


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Respecto del material didáctico se emplean las guías de laboratorio elaboradas porla cátedra y que están disponibles en el Centro de Impresiones de la Facultad y elmaterial del Departamento de Física de la Facultad. Regional Resistencia UTN.

METODOLOGÍA APLICADA A

Clases de teoría.Se desarrollarán los temas, a partir de una situación problemática de la vida realcompatible con los mismos, tratando de establecer un dialogo con los alumnos con elfin de identificar el problema sobre el cual se trabajará, para luego, avanzar demanera formal, si fuera necesario con el apoyo de desarrollos matemáticos sencillos,haciendo énfasis en los conceptos físicos fundamentales involucrados y susaplicaciones a la tecnología. En estas clases se darán todos los elementosrequeridos para la introducción a los trabajos prácticos de resolución de problemas yde laboratorio que permitan al alumno fijar razonadamente el tema.

Clases de resolución de problemas.

En las clases de resolución de problemas se trabajará de manera grupal con guíasde problemas propuestos – disponibles en la biblioteca en soporte papel y en CD enla biblioteca y en el Centro de Impresiones de la Facultad. Estas guías estánconfeccionadas en dos partes, la primera parte consiste en una lista de preguntas detipo teórico-prácticas con el fin de motivar a los alumnos a consultar la teoría y lasegunda parte en una lista de problemas propuestos. En las dos partes se respeta laterminología, nomenclatura y secuencia de la teoría.Se prevé, no desarrollar todos los problemas, quedando algunos para que losalumnos los resuelvan fuera del horario de clase y hagan las consultas pertinentesen horarios de consulta habilitados para tal fin.

Clases de experiencia de laboratorio

En las clases de laboratorio los alumnos trabajarán en comisiones fijas de no más decinco integrantes y contarán con una guía de trabajo de laboratorio – estas estándisponibles en la biblioteca en soporte papel y en CD en la biblioteca y en el Centrode Impresiones de la Facultad -. Al inicio de las clases los alumnos responderán un cuestionario sobre la guía de laexperiencia a realizar con el fin de validar sus conocimientos.Los alumnos orientados con la guía harán solos el montaje de los dispositivosnecesarios para experiencia de laboratorio del día, con la supervisión del docente severificará que el montaje sea correcto para evitar daño en los alumnos y en el equipo. Al finalizar las experiencias los alumnos deben presentar las hojas de datoscorrespondientes. Posteriormente (a la semana) deben presentar el informe final. Losinformes son grupales, con presentación de un informe por alumno. Se deben

realizar y aprobar todos los laboratorios para regularizar la asignatura. Loslaboratorios no aprobados (por informe o inasistencia) se recuperan en fechas aacordar.Se incorporaran experiencias de laboratorios virtuales, en algunos temas por ejemploen campo eléctrico y potencial, en circuitos eléctricos y en óptica geométrica y fisicadependiendo de la disponibilidad de las PC.

EVALUACIÓN

Criterios de evaluación1. Habilidad del alumno para resolver problemas mediante la aplicación de los conceptosbásicos desarrollados en la materia y para fundamentar la validez de los mismos.


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2. Capacidad del alumno para transferir los concepto adquiridos a diferentes situacionesplanteadas de la vida real.3. Destreza del alumno en la utilización y aplicación de las técnicas experimentales.4. Empleo correcto de la nomenclatura, símbolos y sistema de unidades.

Instrumentos de evaluación1. Actividades de autoevaluación que se incluyen en cada tema y que permiten al alumno

constatar el grado de aprovechamiento individual del proceso de enseñanza aprendizajeen el que se encuentra.

2. Cuestionario que se suministrará antes de cada clase de experiencia de laboratorio a finde determinar el grado de aprestamiento en el tema a desarrollar por el alumno.

3. Informes escritos de los trabajos experimentales realizados por los alumnos en el

transcurso del cuatrimestre.4. Exámenes parciales .5. Exposición oral y escrita.

Instancias de evaluación1) Trabajos de laboratorios:

a) En el ingreso a las clases de experiencias de laboratorio el alumno deberáresponder a un cuestionario con el fin de validar sus conocimientos de las tareasa realizar durante el mismo.

b) El alumno debe presentar un informe escrito sobre el trabajo desarrollado quecontenga los objetivos, una introducción teórica, la metodología de trabajo, losdatos obtenidos, el procesamiento de los datos, las conclusiones y bibliografíaconsultada. Este informe será evaluado por el JTP responsable del trabajo delaboratorio desarrollado.

2) Resolución de problemas y teoría.Se toman tres evaluaciones parciales con sus recuperatorios( fuera del horario declases):Primera evaluación: Unidades 1 -5Segunda evaluación: Unidades 6 – 10Tercera evaluación: Unidades 11 – 16

Sistema de acreditación

El alumno regulariza Física II si: completa el 75% de asistencia a las clases ( teoría,resolución de problema y experiencias de laboratorio) y el 80% de los informes aprobadosde las experiencias de laboratorio.

El alumno promociona Física II si:a) Aprueba las evaluaciones parciales.b) completa el 75% de asistencia a las clases ( teoría, resolución de problema y

experiencias de laboratorio) y el 80% de los informes aprobados de las experienciasde laboratorio.

NOTA: LAS GUIAS DE LABORATORIO ESTÁN EN BIBLIOTECA DE DOSFORMAS IMPRESAS EN PAPEL O EN CD – solicitar la carpeta de la cátedra deFísica II.


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REGLAMENTO LABORATORIO FISICA IIEl alumno tendrá acceso en la página Web de la Facultad a las guías de laboratorio ymaterial complementario según la experiencia a realizar.Previo a la realización de cada experiencia de laboratorio, el alumno deberá responder a uncuestionario escrito, basado en los contenidos de la guía de la experiencia a realizar, quedeberá responder en el momento.

El docente a cargo corregirá inmediatamente e informará los resultados.

El alumno que responda satisfactoriamente al menos el 50% de las preguntas queconforman el cuestionario tendrá presente en la clase y podrá realizar la experienciaprogramada. En caso de no aprobar el cuestionario tendrá ausente y no podrá realizar la

experiencia programada.

Si el alumno se presenta después que se haya repartido el cuestionario tendrá ausente y nopodrá realizar la experiencia programada.

El alumno durante la experiencia de laboratorio completará la hoja de datos que integra laguía de laboratorio y al finalizar la presentará y entregará una copia al responsable demismo para su supervisión.

Los integrantes de la comisión de laboratorio registrarán su presencia en la clase medianteuna foto, la cual será incorporada a la carátula del informe del trabajo práctico respectivo.

Cada comisión deberá redactar un informe de la experiencia de laboratorio realizadaconteniendo al menos la siguiente información:

1. Identificación de los autores del informe2. Titulo y objetivos de la experiencia3. Introducción teórica en la cual se basa la experiencia.4. Descripción de los materiales, dispositivos e instrumentos empleados.5. Procedimiento seguido durante el desarrollo de la experiencia.6. Procesamiento de los datos experimentales

a. Presentación y análisis de los resultados. Tablas. Gráficasb. Causas de error

7. Conclusiones.

8. BibliografíaEl informe escrito de laboratorio deberá ser presentado a la semana de haberlo realizado.El cual será considerado aprobado solo si el docente responsable registra en el mismo:aprobado, su firma y fecha.

Cada alumno debe tener una copia de todos los informes de laboratorio realizados con el finde presentar al responsable del laboratorio para regularizar Física II

El alumno podrá recuperar hasta 2 (dos) experiencias de laboratorio en las fechas definidasen el calendario de clases fijado por la cátedra (o en fechas definidas por el Responsable dellaboratorio según la disponibilidad del mismo).

Se deberán tener aprobados todos los informes de las experiencias de laboratorios pararegularizar los trabajos prácticos de laboratorios


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Cuestiones no prevista serán resulta por el docente responsable a cargo.

EQUIPOS DE LABORATORIO EMPLEADOS EN FISICA IILos equipos e instrumentos de medición que figuran en estas listas pueden cambiar.

LISTA SEGÚN LAS EXPERIENCIAS

1.- MAPEO DE CAMPO ELECTRICO1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(12V) - Construcción propia2. ELECTRODOS - Construcción propia3. CUBA4. VOLTIMETRO (MULTITESTER)5. 3 CONECTORES

2. -VERIFICACION LEY DE LAPLACE1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(12V) - Construcción propia2. ELECTRODOS DE FORMA RECTANGULAR - Construcción propia3. CUBA4. VOLTIMETRO (MULTIMETRO)5. 3 CONECTORES

3.- CARGAY DESCARGA DE CONDENSADORES Y ASOCIACION1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(V) - Construcción propia2. PLACA CON RESISTENCIA Y CONDENSADORES - Construcción propia3. VOLTIMETRO (MULTIMETRO)4. CRONOMETRO5. 3 CONECTORES

4.- VERIFICACION DE LA LEY DE OHM. ASOCIACION DE RESISTENCIA1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(12V) - Construcción propia2. PLACA CON POTENCIMETRO Y RESISTENCIA - Construcción propia3. MULTIMETRO4. 6 CONECTORES

5.- MEDICION DE UNA FEM DESCONOCIDA1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(12V) - Construcción propia

2. REOSTATO 3203. AMPERIMETRO (MULTIMETRO)4. PUENTE DE HILO5. PILA PATRON6. PILA DE FEM DESCONOCIDA7. 6 CONECTORES

6.- VERIFICACION DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(12V) - Construcción propia2. PLACA CON POTENCIMETRO Y RESISTENCIA - Construcción propia3. MULTIMETRO

4. 6 CONECTORES


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7.- MEDICION DE LA COMPONENTE TANGENCIAL DEL CAMPO MAGNETICOTERRESTRE1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(12V) - Construcción propia2. REOSTATO 3203. BRUJULA4. BOBINA5. SOPORTE DE MADERA6. AMPERIMETRO (MULTIMETRO)7. 4 CONECTORES

8.- FUERZA MAGNETICA SOBRE ELEMENTO DE CORRIENTE1. FUENTE DE ALIMENTACION CC(12V) - Construcción propia

2. REOSTATO 113. CONDUCTOR RECTO DE 10cm4. CONDUCTOR EN

FORMA DE5. IMAN FORMA DE U6. SOPORTE DE MADERA CON PERFIL METALICO Y SEMICIRCULO

GRADUADO7. SOPORTE DE MADERA CON PERFIL METALICO8. AMPERIMETRO (MULTIMETRO)9. 3 CONECTORES

9.- VERIFICACION DE LA LEY DE FARADAY. MEDICION DEL COEFICIENTE DEAUTOINDUCION

1. FUENTE DE ALIMENTACION CA(12V) - Construcción propia2. REOSTATO 113. BOBINA TOROIDAL 800VUELTAS4. CABLE 1mm 2 long 2m5. 1 BASE UNIVERSAL6. 1 BARRA DIAM: 8mm LONG 1000 mm7. 2 BARRA DIAM: 8mm LONG 50 mm8. 1 AMPERIMETRO DE CA (MULTIMETRO)9. 1 VOLTIMETRO DE CA (MULTIMETRO)

10. 2 CONECTORES TIPO COCODRILO11. 6 CONECTORES10.- CIRCUITO DE CORRIENTE ALTERMA SERIE RLC

1. FUENTE DE ALIMENTACION CA(12V) - Construcción propia2. RESISTENCIA 250 - CAJA DE RESISTENCIA BIM3. BOBINA TOROIDAL 800VUELTAS4. CONDENSADOR 4 F - CAJA DE CONDENSADORES BIM5. 1 AMPERIMETRO DE CA (MULTIMETRO)6. 1 VOLTIMETRO DE CA (MULTIMETRO)7. 2 CONECTORES TIPO COCODRILO8. 6 CONECTORES

11.- FOTOMETRIA –Falta la GUIA 1. FUENTE DE ALIMENTACION CA(12V) - Construcción propia


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2. RESISTENCIA 250 - CAJA DE RESISTENCIA BIM3. LAMPARA INCANDECENTE CON SOPORTE4. FOTOMETRO

12.- INTERFERENCIA : EXPERIENCIA DE YOUNG1. BANCO OPTICO2. LASER HENE

3. LAMINA CON RANURA SIMPLE (COLIMADOR)4. LAMINA CON DOBLE RANURA5. 2 SOPORTES DE LÁMINAS6. FOTÓMETRO CON FIBRA OPTICA7. PC + PROGRAMA8. TRASLADADOR LINEAL

13.- DIFRACCIÓN DE UNA RENDIJA1. BANCO OPTICO2. LASER He Ne3. LAMINA CON RANURA SIMPLE4. SOPORTE DE LÁMINAS

5. FOTÓMETRO CON FIBRA OPTICA6. PC + PROGRAMA7. TRASLADADOR ANGULAR

14.- ESPECTRÓMETRO DE RED DE DIFRACCIÓN1. RED DE DIFRACCIÓN2. SOPORTE PARA RED DE DIFRACCIÓN3. CONJUNTO DE LAMPARAS ESPECTRALES4. FUENTE DE ALTA TENSIÓN5. SOPORTE PARA LAMPARAS ESPECTRALES6. CINTA METRICA7. 2 CONECTORES CON PINZA TIPO COCODRILO

15.- POLARIZACIÓN. LEY DE MALUS.1. BANCO OPTICO CORTO2. FUENTE DE LUZ INCANDESCENTE CON COLIMADOR3. 2 LAMINAS DE POLAROID CON MONTAJE PARA ROTAR 4. PORTA MUESTRA DE VIDRIO5. FOTÓMETRO DE MANO

16.-TERMOMETRÍA1. VASO PRECIPITADO DE 500ml2. TERMOCUPLA3. TERMISTOR

4. MULTIMETRO17.- CALORIMETRÍA1. VASO CALORIMETRICO2. TERMOCUPLAS- MULTIMETRO3. BALANZA4. VASO PRECIPITADO 250 ML5. AGITADOR6. APARATO PARA CALENTAR AGUA7. HIELO


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EXPERIENCIAS DE LABORATORIOS


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TRABAJO DE LABORATORIO Nº 1TEMA: POTENCIAL ELÉCTRICO. MAPEO DEL CAMPO ELÉCTRICO

OBJETO DE LA EXPERIENCIA:

Visualizar el espectro del campo eléctrico en un plano producido por una distribución decarga obtenido a partir del trazado de líneas equipotenciales.

METODOLOGIA:Dada una distribución de carga, se determinan las posiciones de los puntos de igual potencial,trazándose a través de ellos una línea equipotencial, generándose asi una familia de líneas

equipotenciales. A partir de estas es posible graficar las líneas de campo eléctrico asociadas.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS:

EL CAMPO ELÉCTRICO COMO GRADIENTE DEL POTENCIAL

Hasta ahora se ha determinado la función potencial eléctrico V(x, y, z) en una regióndel espacio conociendo el campo electrostático en esa región.

El problema que se plantea a partir de ahora es:¿es posible determinar el campo si conocemos el potencial ?

Si se aplica la definición de diferencia de potencial a dos puntos separados por una distanciadl, suponiendo que en esa región, el campo E puede ser considerado constante, entonces

dl E dV . (1)

considerando el producto escalar se tiene

dl E dV )cos( (2)

haciendo

)cos( E dl

dV (3)

Es posible interpretar mediante la figura 1,

a) si el vector dl es tangente a una superficie equipotencial entonces no hay variación depotencial y el cociente

0dl

dV

b) si el vector dl es normal a la tangente de una superficie equipotencial, entonces hay unamáxima variación de potencial y el cociente

Fi ura 1


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E dl

dV

Max

c) si el vector dl forma un ángulo con la tangente de una superficie equipotencial,entonces el cociente toma el valor

cos E dl

dV

Haciendo el desarrollo en coordenadas cartesianas de (1) el vector dl tiene comocomponentes (dx, dy, dz) entonces

dz E dy E dx E dV z y x (5)

Puesto que V es una función de la posición, es decir, de x, y y z, el diferencial totalpuede expresarse

dz z

V

dy y

V

dx x

V

dV (6)Comparando la (5) y la (6) surge que

z

V E

y

V E

x

V E z y x (7)

Entonces el campo eléctrico puede indicarse como

k z

V j

y

V i

x

V E (8)

o bien

),,( z y xV E (9)

donde representa el gradiente de V(x, y, z). El campo eléctrico está indicando la direccióny magnitud de la variación espacial máxima de la función escalar V(x, y, z), el signo negativoindica el sentido contrario de la variación.

El gradiente de una función escalar gráficamente indica la dirección y sentido de máximavariación de la función.

Propiedades del gradiente

El gradiente V es un operador vectorial sobre V (función de la posición) que da informaciónde V en un entorno del punto en el cual se calcula.

a) El sentido de V es aquel en el cual la función escalar V varía más rápidamente.

b) V es perpendicular en cada punto a las superficies equipotenciales.

c) El V es igual al máximo de las derivadas direccionales de V


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SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Si una línea L es equipotencial, entonces satisface V(x, y) = C, si se calcula el diferencialresulta

0dy y

V dx

x

V dV (10)

y considerando la relación con las componentes del campo

0dy E dx E dV y x (11)

entonces, es posible encontrar la expresión de la familia de líneas equipotenciales a partirde las componentes del campo eléctrico haciendo

y

x

E

E

dx

dy (12)

Como las líneas de fuerzas del campo eléctrico son tangentes a este, entoncessiempre atraviesan las superficies equipotenciales en forma perpendicular y corren en ladirección en la cual el potencial decrece más rápidamente. Las líneas de fuerza y lassuperficies equipotenciales son familias ortogonales, es decir, en un punto de intersecciónsus tangentes son perpendiculares5. Entonces a partir de esta condición es posible obtenerla familia de líneas de fuerzas del campo eléctrico. Haciendo

y

x

E

E

dx

dy

1 (13)

Esto se desarrolló en coordenadas cartesianas, pero puede extenderse a otras coordenadas.La experiencia de laboratorio se basará en este hecho.

MATERIAL A UTILIZAR:

Fuente de alimentación de CC.Equipo para la práctica de campo eléctrico (recipiente de vidrio, agua potable, electrodos ypapel milimetrado tamaño oficio)Multímetro.Cables de Conexión.

TÉCNICA OPERATORIA:

5 Dos rectas perpendiculares entre sí sus pendientes están relacionadas por2

11

mm donde m1 y m2 son

las pendientes de las rectas


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1. Lave varias veces el recipiente de vidrio con agua potable y luego llénelo conagua hasta una altura de unos 5 mm.

2. Coloque debajo del recipiente un papelmilimetrado tamaño oficio que servirá dereferencia.

3. Antes de colocar los electrodos verifique queestán limpios, póngalos en forma firme yajústelos en el borde del recipiente,establezca la posición de los mismo tomandousando como referencia el papel milimetrado.Figura 2

4. Arme el circuito presentado en la Figura 3.Compruebe que la escala del voltímetro es laadecuada.

Solicite la autorización al auxiliar docente parahacer la conexión a la fuente de alimentación.

5. Cuando se conecta el circuito, entre loselectrodos se establece una diferencia depotencial Vo, igual a la de la fuente, quepuede ser medida con el voltímetro, si seelije el electrodo conectado al borne ( - )del voltímetro como punto de referencia(V=0) y se conecta el otro borde a unapunta exploradora.

6. Divida la diferencia de potencial Vo enocho partes.

7. Con esta punta exploradora determine las

coordenadas (x,y) de al menos 8 de lospuntos que están al potencial

81

oV V

mediante la lectura del voltímetro ycomplete con estos datos la tabla 1 .Luego busque co la punta exploradora los

puntos que están al potencial8

22oV V

mediante la lectura del voltímetro ycomplete con estos la tabla 1.

8. Haga lo mismo para 833

oV

V ...... y

finalmente para8

79oV V


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PrecaucionesLa punta exploradora debe estar limpia, mantener la misma profundidad en cadalectura y mantener su posición verticalLa escala del voltímetro debe ser la adecuada.

Datos para el cálculo del campo eléctrico

Elija un punto entre los dos electrodos condesee conocer el campo, coloque ahí lapunta exploradora que está conectada alborne (-) del voltímetro, la otra colóquela a

una distancia de 1 cm en dirección horizontal,registre la lectura en el voltímetro V1x. Repitaacercando la punta exploradora a 1/2 cm yregistre la lectura en el voltímetro V2x.Haga lo mismo en dirección perpendicular a laanterior.

Long Vx Ex=Vx/ Long Vy Ey=Vy/ Long1 cm0.5 cm

PROCESAMIENTO DE LOS DATOSa) Construcción de las líneas equipotenciales;

Establecido un sistema de referencia en una hojamilimetrada en forma compatible con el existente en elrecipiente de vidrio, dibuje los electrodos correspondientesy se procederá a ubicar los puntos de igual potencial apartir de los datos de la tabla 1. Posteriormente se uniránlos puntos con una línea compensada, la mismaconstituirá la línea equipotencial práctica. Ver figura 4.Repita el procedimiento para trazar las demás líneas,

obteniendo así la familia de líneas equipotenciales.

b) Construcción de las líneas de campo eléctrico:

Tabla 1 Valor de la fuente Vo =V1 V2 V8Lecturas X Y X Y X Y

12345678


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Elija un punto sobre el borde de la representación del electrodo en el papelmilimetrado. Trace la tangente al borde del electrodo en dicho punto. Luego a partir de estepunto elegido dibuje una recta perpendicular a la tangente hasta interceptar a la líneaequipotencial más próxima (ver fig. 5).

A partir de ese punto de intersección repetir el procedimiento citado hasta la siguiente

línea equipotencial.De esta manera se logrará dibujar una poligonal que nace de un electrodo y termina enelotro, trazando la envolvente a la poligonal, quedará determinada en forma práctica una líneade fuerza del campo eléctrico.

Dibuje tres líneas de fuerza del campo eléctrico.

c) Cálculo del campo eléctrico:

Emplee las expresiones de (7) para calcular la intensidad del campo eléctrico

Bibliografía:

Eisberg R. y Lerner L. “Física :Fundamentos y Aplicaciones” Vol I y II Ed. McGraw-HillSerway R “Física” Vol I y II Ed. McGraw-HillSears F´sica Universitaria 6ta ed. Addison Wesley Zahn M. “Teoria Electromagnética” Ed. McGraw-HillKip A. “Fundamentos de Electricidad y Magnetismo” Ed. McGraw-HillGettys y otros Física clásica y moderna Ed. McGraw-Hill


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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Prof. Titular: Lic. Guillermo SampalloFACULTAD REGIONAL RESISTENCIA J. T. Prácticos: Ing. José Ortiz

Ing. Abel Ulises Rodríguez

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TRABAJO DE LABORATORIO Nº 1

TEMA: POTENCIAL ELÉCTRICO. MAPEO DEL CAMPO ELÉCTRICO

HOJA DE DATOS

CURSO FECHA INTEGRANTES1.-2.-3.-

4.-1.- DATOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LAS LÍNEAS EQUIPOTENCIALES YLÍNEAS DE FUERZAS DEL CAMPO ELÉCTRICO

Tabla 1 Valor de la fuente Vo =V1= V2= V3= V4= V5= V6= V7= V8=

Lect X Y X Y X Y123

45678

2.- Datos para el cálculo del campo eléctricoIndique las coordenadas del punto considerado:

Long Vx Ex=Vx/ Long Vy Ey=Vy/ Long1 cm0.5 cm


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TEMA: POTENCIAL ELÉCTRICO. ECUACIÓN DE LAPLACE.

OBJETIVO: Verificar experimentalmente la ecuación de Laplace en dos dimensiones,RESUMEN: Se calcula teóricamente la distribución de potencial de una región cuadradacon condiciones de contorno conocida, empleando la ecuación de Laplace expresadamediante la aproximación en diferencia finita. La región a estudiar se divide en unreticulado ortogonal con un número finito de intersecciones. El método de cálculo esiterativo permitiendo el empleo de un utilitario tipo planilla de cálculo, obteniéndose ladistribución del potencial eléctrico, que puede ser representado en un gráfico.

La verificación experimental, se monta la misma experiencia que se realiza para eltradicional práctico de mapeo de campo eléctrico, pero en este caso, se delimita unaregión cuadrada, por ejemplo 8 cm X 8 cm mediante dos electrodos conectados a unafuente. En la región bajo estudio se hace un reticulado rectangular con paso constante,por ejemplo de 1 cm, y en cada intersección, se mide el potencial eléctrico respecto deuno de los electrodos con un voltímetro, representándose gráficamente los datosexperimentales.

Se comparan los datos y las gráficas comprobándose la semejanza de losresultados y por lo tanto la verificación de la validez de la ecuación de Laplace.EQUIPAMIENTO NECESARIO:

Para una estación de trabajo1 transformador 220/12 voltios1 recipiente de vidrio con fondo plano.

si es rectangular mínimo 12 cm X 14 cm , si es circular diam mínimo 12 cm2 electrodos uno en forma de "U" y otro en forma de "I" de longitud 10 cm1 hoja de papel milimetradoConectores1 Voltímetro CA (preferentemente digital p/alta impedancia)Para el cálculo numérico.PC 286 con monitor VGAUtilitario Planilla de cálculo con posibilidad de graficar en 3D

FUNDAMENTOS TEORICOS: En una región en dos dimensiones desprovista de cargascuyo contorno tiene un potencial eléctrico determinado, la teoría predice que el potencialeléctrico en el interior es solución de la ecuación de Laplace (problema de Dirichlet).

Vamos a obtener la ecuación en diferencia finita equivalente a la de Laplace en dosdimensiones. Para ello suponemos que la función potencial eléctrico puede serdesarrollada en serie de Taylor alrededor de un punto (x,y) entonces


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sumando (1) y (2) y agrupando, obtenemos

de igual manera se obtiene la derivada segunda para y

sumando ahora la (3) y la (4) resulta

de donde se despeja la función potencial (x,y) resultando

El potencial en un punto es el promedio de los potenciales en los puntoscircundantes.

La región donde se aplicará la (5), la supondremos de forma cuadrada, se retículaempleando una malla lo suficientemente fina formada con líneas ortogonales entre sí. Seasigna inicialmente a los puntos de intersección interiores el valor cero y los puntos de lamalla que están en el contorno toman el valor del potencial correspondiente. Se inicia elcálculo, en forma sistemática desde un vértice de la región, concluida la evaluación detodos los puntos, se reinicia el proceso. Puede observarse, que después de varios pasos,los potenciales convergen hacia determinados valores. Esto puede continuarse hasta quela diferencia del valor del potencial en un punto entre dos pasos sucesivos sea menor queun valor previamente definido.

DESCRIPCIÓN DEL DISPOSITIVO: En un recipiente de vidrio transparente apoyadosobre un papel milimetrado, se coloca convenientemente dos electrodos del mismo metal,uno con forma de " U " y otro con forma de " I " , representando un contorno cuadrado( 10cm X 10 cm), sin tocarse. Se agrega agua potable. Se conectan a una fuente de CA de 12voltios. Un voltímetro se conecta de modo que un borne haga contacto con un de loselectrodos y el otro a través de una punta de prueba medirá los potenciales en el recintolimitados por los electrodos siguiendo la retícula del papel milimetrado.

Es posible también delimitar regiones de otra forma, cambiando los electrodos, porejemplo, " " y " " ( ángulo recto hacia abajo).

MARCHA DE LA EXPERIENCIA: Montado el dispositivo de la figura Nº1, con la punta deprueba se irá registrando los valores de los potenciales según su posición determinadapor el reticulado del papel milimetrado, es aconsejable, hacerlo con paso de 5mm.Cuidando en cada registro que la punta de prueba se encuentre siempre perpendicular ala superficie.Se puede completar el siguiente cuadro, con los datos experimentales, de modo queestén posicionados de acuerdo a sus coordenadas espaciales.


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DATOS EXPERIMENTALES(x,y) en voltios y longitudes en cm

x=0 x=1 x=2 x=3 x=4 x=5 x=6 x=7 x=8y=0 12 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00y=1 12 0,00y=2 12 0,00y=3 12 0,00y=4 12 0,00

y=5 12 0,00y=6 12 0,00y=7 12 0,00y=8 12 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Una vez completo el cuadro se puede cargar los valores en un utilitario como a planilla decálculo y representarlos en un gráfico de 3-D.En la misma planilla de cálculo, en una hoja de trabajo se define el contorno de una regiónde celdas compatible con el cuadro anterior. En las celdas externas de la región van losvalores de los potenciales de los electrodos y en las celdas interiores la fórmula (5).Eligiendo la opción de cálculo iterativo se determina el valor del potencial en las celdas

interiores.

Con estos datos se hace la representación gráfica correspondiente


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CALCULO DE ERRORES: Se efectúa haciendo el cálculo del error porcentual punto apunto.

DATOS TEÓRICOS(x,y) en voltios y longitudes en cm

x=0 x=1 x=2 x=3 x=4 x=5 x=6 x=7 x=8y=0 0.00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00y=1 10.0 0,00y=2 10.0 0,00y=3 10.0 0,00y=4 10.0 0,00

y=5 10.0 0,00y=6 10.0 0,00y=7 10.0 0,00y=8 0.00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

CONCLUSIONES: En el informe haga una comparación entre la gráfica que se obtuvo apartir de datos experimentales y la que surge de la representación de los valores depotencial calculados a partir de la ecuación de Laplace en diferencia finita y obtengaconclusiones.BIBLIOGRAFÍA :Física - Fundamentos y aplicaciones -Eisberg Lerner - Mcgraw-Hill (1988)Campos y

Ondas - Ramo-Whinnery-Van Duzer - John Wiley& Son (1965)


TEMA: POTENCIAL ELÉCTRICO. ECUACIÓN DE LAPLACE.

HOJA DE DATOS

CURSO FECHA INTEGRANTES1.-2.-3.-4.-

DATOS EXPERIMENTALES(x,y) en voltios y longitudes en cm

x=0 x=1 x=2 x=3 x=4 x=5 x=6 x=7 x=8 x=9 x=10


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y=0

y=1

y=2

y=3

y=4

y=5

y=6

y=7

y=8

y=9

y=10


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TRABAJO DE LABORATORIO Nº 3ESTUDIO DEL REGIMEN TRANSITORIO DEL CIRCUITO RC

a) Medida de la capacidad de un condensador electrolíticob) Asociación de condensadores: capacidad equivalente

OBJETIVOS: Consiste en medir la diferencia de potencial sobre el capacitor en función del tiempodurante los procesos de carga y descarga de un capacitor conectado en serie con una resistenciaeléctrica y una fuente de alimentación CC.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS: Un capacitor está formado por dos conductores separados por unmedio material no conductor . Idealmente el capacitor almacena energía eléctrica en forma decampo eléctrico entre los conductores.

Cada conductor recibe el nombre de electrodo, cuando a uno de los electrodo se le agregauna carga eléctrica en el otro se induce la misma cantidad pero de signo distinto estableciéndoseun campo eléctrico. Si se aumenta la carga en el capacitor, la diferencia de potencial entre suselectrodos se incrementa en forma proporcional. La relación entre la carga total Q en uno de suselectrodos y la diferencia de potencial V entre los electrodos es siempre una constantedenominada capacidad del elemento, que se expresa como

V

QC ( 1 )

la capacidad C se expresa en faradios. La capacidad de un capacitor depende de la geometría de

los conductores que forman las placas del capacitor y del medio material que las separa.

Asociación de condensadores

a) Asociación en Serie de dos condensadores

Capacidad equivalente21

111

C C C e ( 2 )

b) Asociación en Paralelo de dos condensadoresCapacidad equivalente 21 C C C e ( 3 )

a) Análisis del Circuito: Proceso de carga

En el circuito de la figura 1, cuando se cierra eninterruptor, si inicialmente el condensador estádescargado es decir Q( t = 0 ) = 0 se cumple la

siguiente ecuación

C

t Q Rt iV o

)()( ( 4 )


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El primer miembro de la ecuación es la fuerza electromotriz oV de la fuente de alimentación. La

diferencia de potencial en la resistencia es Rt i )( y en el condensadorC

t Q )(. Considerando que la

corriente eléctrica i(t) se puede escribir en términos de la carga comodt

dQt i )( . La ecuación (4)

se expresa como, una ecuación diferencial de primer orden, lineal e inhomogénea con coeficientesconstantes

oV C

t Q

dt

t dQ R

)()( ( 5 )

ordenándola se tiene

R

V

C R

t Q

dt

t dQ o)()( ( 6 )

Teniendo en cuenta las condiciones iniciales del proceso de carga, la solución completa dela (6) es :

C R

t

o eC V t Q .1..)(

( 7 )

La representación gráfica de Q(t) durante el proceso decarga se muestra en la figura 2. En la gráfica se observa que elvalor de la carga tiende asintóticamente al valor: C V Q o Lim . para

valores de tiempos grandes.Para determinar la diferencia de potencial entre los bornes

del condensador; debe emplearse la ec. (1) entonces:

C Rt

obc eV C

t Qt V .1.

)()(

(8)

La representación gráfica de Vbc(t) es análoga a Q(t) salvo en el factor constante 1/C, ypara valores de tiempos grandes la diferencia de potencial sobre el condensador tiendeasintóticamente el valor de la fuente Vo.

El producto R.C que está en el denominador del exponente tiene dimensiones de tiempo yrecibe el nombre de constante de tiempo

C R. (9)Si t = en (8) resulta:

oobc V eV V .63,01.)( 1

(11)

de modo que la constante de tiempo representa el tiempo que tarda el condensador en alcanzarel 63% de su diferencia de potencial ( o bien su carga) final de equilibrio.Otro procedimiento de representación gráfica es operando sobre (8) resulta

(12)C R

t

o

bcC R

t

o

bc eV

t V e

V

t V .. 11


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43

Sio

bc R

V

t V t v 1)( entonces

C Rt

R et v .)(

Tomando ln en ambos miembros y aplicando propiedades deln resulta

C R

t t v R

.)(ln

(13)Si se hace una representación gráfica semilogarítmica, en lasordenadas )(ln t v R y en las abscisas como se muestra en lafigura 3. Constituye una recta con pendiente negativa cuyo

valor es

C Rm

.

1 (14)

De modo que conociendo la pendiente y el valor de la resistencia R, se puede determinar elvalor de la capacidad C del condensador.

b) Análisis del Circuito: Proceso de descarga:

Si se considera el circuito de la figura 4, con el condensador C

inicialmente cargado, es decir t = 0, Q = Qo, en estas condicionesse cierra el interruptor A

Las diferencias de potencial instantáneas sobre cada elementode circuito son:

).15()(

)().15().()( bC

t Qt V a Rt it V bcab

Por lo tanto, se cumple Al no haber fuente dealimentación resulta:

0)()( t V t V bcab (16)

Reemplazando resulta

0)(

).(C

t Q Rt i (17)

La ecuación anterior puede escribirse como:

0 RC

q

dt

dq (18)

cuya solución con las condiciones iniciales establecidas resulta:

C R

t

o eQt Q ..)(

(19)


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De (19) surge que la carga decrece exponencialmente con el tiempo debiendo transcurrirun tiempo infinitamente largo para que el condensador se descargue totalmente.

La fig. 5 muestra la representación gráfica de la ecuación (19)La diferencia de potencial en el condensador será :

C R

t

obc e

C

Q

C

t Qt V ..

)()( (20)

siC

QV oo el valor de la diferencia de potencial en el instante inicial y t = = RC entonces

ooC R

obc V eV eV V .37.0..)( 1. (21)

En este caso, la constante de tiempo del circuito representa el tiempo que tarda elcondensador en reducir su diferencia de potencial ( o su carga ) a un 37% de su valor inicial.

Obsérvese que la (20) es posible escribirla de igual forma que la (13), se deja comoejercicio.

MATERIAL A UTILIZAR:Fuente de alimentación de CC.Plaqueta con circuito RC .Voltímetro.Cables de Conexión.Cronómetro.

TÉCNICA OPERATORIA:

De teoría desarrollada, tanto en el proceso decarga, como en el de descarga se demostró que ladiferencia de potencial sobre el condensador varía

según las expresiones (8), (13) y (20), por tanto seobtendrán esas variaciones V(t) en formaexperimental. A partir de las gráficas y conociendo elvalor de la resistencia, R, se puede determinar el valor de la capacidad, C, del condensadormediante la relación (9) de donde:

R C (19)

1.- Desarrollo de la experiencia del proceso de carga

1.1.- Arme el circuito de la figura 6 empleando la plaqueta provista por la cátedra, conecterespetando la polaridad del condensador. Registre los valores de fuente de alimentación, de laresistencia R y de la capacidad C en la tabla 1.1.2.- Verifique que el condensador está completamente descargado conectando el voltímetro entresus bornes, en caso contrario, cierre el circuito conectando la punta P en el punto b para lograrlo(Figura 6).1.3.- Para hacer una serie lecturas de diferencia de potencial, cierre el interruptor A y registre losvalores del voltímetro cada 10 seg. en una tabla (tabla 1).

TABLA 1: PROCESO DE CARGAFuente de

alimentación CC

ResistenciaCapacidadSeries de lecturas


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Tiempo (ensegundos) V (voltio) V (voltio) V (voltio) V (voltio) Promedio

0 0 0 0 010

1.4.- Cuando el voltímetro mida el mismo valor más de 30 s ( tres lecturas consecutivas), no hagamás lecturas.1.5.- Repita el procedimiento cuatro veces.1.6.- Agrega al circuito un condensador en serie con el que yaestá y repita el procedimiento

1.7.- Agrega al circuito un condensador en paralelo con el queya está y repita el procedimiento

2.- Desarrollo de la experiencia del proceso de descarga2.1.- Arme el circuito de la figura 7 empleando la plaqueta provista por la cátedra, conecterespetando la polaridad del condensador. Registre los valores de fuente de alimentación, de laresistencia R y de la capacidad C en la tabla 2.2.2.- Verifique que el condensador está completamente cargado conectando el voltímetro entresus bornes, en caso contrario, cierre el circuito conectando la punta P en el punto b para lograrlo(Figura 7).2.3.- Para hacer una serie lecturas de diferencia de potencial, cierre el interruptor A y que elcondensador queda cargado registre este valor Vo, abra el interruptor A y conecte la punta P alpunto a del circuito y registre los valores del voltímetro cada 10 seg. en una tabla de datos (tabla2).

TABLA 2: PROCESO DE DESCARGAFuente de

alimentación CCResistenciaCapacidad

Series de lecturasTiempo (ensegundos)

V (voltio) V (voltio) V (voltio) V (voltio) Promedio

010

2.4.- Cuando el voltímetro mida el mismo valor más de 30 s ( tres lecturas consecutivas), no hagamás lecturas.2.5.- Repita el procedimiento cuatro veces.

3.- Procesamiento de datos2.1.- Para cada instante de tiempo se tiene cuatro lecturas, calcule el promedio y registre en latabla 3 .

Tabla 3 : Proceso de cargaT(seg) V(voltios) Vr (t)=1-V(t)/Vo0 0 1


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10 .... .....

3.2.- Grafique V(t) y en un gráfico semilogarítmo ln[Vr (t)].3.3.- Determine de la gráfica V(t) la constante de tiempo, , ubicando la abscisa correspondiente alinstante t cuya ordenada es V = 0,63 V o (donde Vo es el valor de la diferencia de potencial quetiende asintóticamente la ddp sobre el condensador).3.3.- Con el valor de obtenido determine el valor de la

Fisica II-trab Pract-2010 Nueva Version 25-03

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