Facultad de Ciencias - Escuela Politécnica Nacional

Escuela Politécnica NacionalFacultad de Ciencias

Departamento de Física

Laboratorio de Electromagnetismo

Guía de Estudiantes

Laboratorio de ElectromagnetismoGuía de Estudiantes

Profesor a cargo de la asignatura: Ph.D. Esteban IrribarraRevisión técnica: Ph.D. Marco BayasAsistente de Publicación: Ing. Luis Sánchez

Asistente de Edición: Stephany Vargas, Andrés Pinto, Johel Castillo, ErnestoCamacho-Íñiguez.Portada: Esteban Crespo

Registro de derecho autoral No.ISBN:

Publicado por la Unidad de Publicaciones de la Facultad de Ciencias de la EscuelaPolitécnica Nacional en mediación con el Departamento de Física.

Ladrón de Guevara E11-253, Quito, Ecuador.

Primera edición: 2015Primera impresión: 2015

c© Escuela Politécnica Nacional 2015-2016

iii

“El verdadero trabajo de un experimentador consiste en separar el grano deresultados útiles de la paja de los errores, las incertidumbres y las aproximaciones”

D. C. Baird.

“Cuando uno puede medir aquello de lo que está hablando y expresarlo en números,sabe algo acerca de ello”

Lord Kelvin.

“Evaluar la precisión del resultado final es tan importante como el resultado mismo”D. C. Baird.

Índice general

Lineamientos del laboratorio de la carrera de física 1

Formato de presentación de un trabajo de laboratorio 11

I EXPERIMENTOS DEMOSTRATIVOS 171.1 Generador de Van der Graaf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.2 Fuerza de Ampère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.3 Experimento de Oersted . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.4 Motor de corriente directa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.5 Fuerza de Lorentz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.6 Momento dipolar magnético en campo magnético no uniforme . . . . . 20

II PRÁCTICAS DE LABORATORIO 21

1 CARGA ELÉCTRICA 231.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 LÍNEAS EQUIPOTENCIALES 272.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3 RELACIÓN DE LA CAPACITANCIA CON EL MEDIO 313.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4 RELACIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE 334.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

v

vi Índice general

5 CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR 355.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6 CAMPO MAGNÉTICO 396.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

7 FUERZA MAGNÉTICA SOBRE DIPOLOS MAGNÉTICOS 437.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

8 CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UN SOLENOIDE 478.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

9 LEY DE LENZ Y APLICACIONES 499.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

10 CORRIENTE ALTERNA Y TRANSFORMADORES 5310.1 Lecturas previas a la práctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5310.2 Guía de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5310.3 Preguntas para análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

III PROBLEMAS DE LABORATORIO 591.1 Solenoide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611.2 Capacitores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611.3 Efecto Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611.3 Ley de Faraday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Codificación del reglamento del Sistema de Estudios 63

LINEAMIENTOS DEL LABORATORIO DE LACARRERA DE FÍSICA

Introducción

El Laboratorio de la Carrera de Física pretende proporcionar al estudiante una vi-sión integral de los fenómenos estudiados por medio de experiencias prácticas. Elestudiante, en el transcurso del laboratorio, va a adquirir las siguientes habilidades ydestrezas:

• Redactar con el suficiente rigor un informe académico sobre cualquier experien-cia realizada en un laboratorio.

• Utilizar con soltura los diferentes sistemas de unidades que acompañan a lasmagnitudes físicas.

• Determinar los tipos de errores que pueden afectar a la medida de una magnitud.

• Realizar representaciones gráficas que muestren el comportamiento experimen-tal de las distintas magnitudes.

• Analizar los datos experimentales utilizando diferentes métodos para obtenerla máxima información posible.

1. Indicaciones Generales:

• El estudiante debe conocer a profundidad los temas a tratarse así como elprocedimiento de la práctica apoyándose en las lecturas sugeridas. El ins-tructor podrá solicitar la deducción de ecuaciones así como la explicaciónde cada uno de los principios relacionados al tema a desarrollarse.

• El estudiante tendrá dos fines de semana para entregar el informe, a partirde la fecha de ralización de la práctica.

• Se recomienda insistentemente inscribirse en el laboratorio de electromag-netismo sólo si está inscrito en electromagnetismo o ya ha aprobado dichamateria. Uno de los objetivos del mismo es reforzar los conocimientos ad-quiridos en la materia.

• Es obligatorio tener un diario de laboratorio en el cual se registrarón todaslas observaciones que se realizan en el laboratorio.

• Para poder defender una práctica el estudiante deberá presentar su diariode laboratorio en el cual deberán constar entre otras cosas: Nombre de la

1

2 Laboratorio de Electromagnetismo

práctica, fecha de realización, tablas de mediciones realizadas, observacio-nes realizadas.

• Para elaborar los informes se podrá utilizar material de las guías de la-boratorio, manuales del equipo, informes de laboratorio de años pasadosentre otras fuentes citándolas adecuadamente.

• Los objetivos de los laboratorios de la carrera de física tienen fines pedagó-gicos, sin embargo estos no deben ser mencionados en el informe. Se debebuscar objetivos científicos o técnicos.

• Una práctica podrá ser defendida únicamente cuando el informe de la-boratorio haya sido revisado. Para esto el profesor tendrá una semanacalendario a partir de la fecha de entrega del informe.

2. Responsabilidad:

• Son responsables del equipo de laboratorio los profesores y estudiantes queparticipan en cada sesión.

• De la buena marcha y el éxito de las sesiones; así como, del cumplimientode las normas es responsable el instructor.

3. Asistencia:

• El inicio de cada sesión será a la hora programada (ingreso de estudiantesatrasados con un máximo de 15 minutos).

4. Disciplina:

• Cada grupo debe trabajar en su respectiva mesa.• Cada grupo debe usar solo el equipo de la mesa de trabajo (el equipo

adicional se debe solicitar al instructor).• En la mesa de trabajo solo debe estar el material necesario (el resto de la

indumentaria estudiantil ubicar en un sitio pre-establecido).

5. Académico:

• Cada estudiante debe prepararse para la práctica realizando las lecturassugeridas, revisando el marco teórico concerniente entre otras actividades.

• Se debe insistir en la responsabilidad individual e incorporar el conceptode trabajo en grupo.


6. Sanciones.

• La pérdida y/o deterioro de equipo implica responsabilidad pecuniaria(reposición de equipo de mejores o iguales características).

Presentación de Resultados

Las prácticas de laboratorio serán evaluadas de diferente manera en base a la forma depresentar los resultados y análisis. Existen cinco esquemas que serán utilizados parala evaluación, los cuales fueron desarrollados en base a las actividades que realiza unfísic@ en su vida profesional, los mismos que se presentan a continuación.

1) Informe de laboratorio con defensa

Una de las principales funciones de un físic@ es la redacción de artículos científicospara el reporte y la divulgación de resultados obtenidos. Con el objetivo de preparara los estudiantes para su desempeño como profesionales, los informes de laboratoriodeberán ser redactados como artículos científicos. La presente guía fue elaborada enbase a las indicaciones para autores de revistas de la organización IOP science y dela American Physical Society APS.Un artículo científico representa un trabajo completo que ha sido sometido a revi-sión por parte de expertos antes de ser aceptado para publicarse. Este proceso se lodenomina revisión por pares, y ayuda a asegurar que los resultados publicados soncientíficamente válidos con evidencias experimentales sólidas, y no simplemente lospensamientos, creencias o intuición de alguien.

El sistema de evaluación presentado a continuación es una referencia para losprofesores a cargo de la materia y puede ser modificado según su criterio.

• ColoquioEl estudiante debe conocer a profundidad los temas a tratarse así como elprocedimiento de la práctica apoyándose en las lecturas sugeridas. Duranteesta sección el instructor podrá solicitar la deducción de ecuaciones así como laexplicación de cada uno de los principios relacionados al tema a desarrollarse.En el caso de que el estudiante no apruebe el coloquio, no podrá realizar lapráctica.

• Informe 60%Los informes de laboratorio deberán ser redactados como artículos científicos,con el formato indicado en la sección: Información de interés para la redacciónde artículos.

• Defensa 40%Para realizar una práctica, el estudiante deberá rendir una defensa. En ella sedeberán responder todas las dudas planteadas durante el desarrollo de las prác-ticas, así como las preguntas realizadas por el docente, para ello es necesarioconocer los conceptos y la deducción de ecuaciones, puesto que la explicación


tanto cuantitativa como cualitativa permite el sustento adecuado de los temasestudiados.

A pesar de que no existe un volumen mínimo ni máximo para los informes de labora-torio se recomienda que no tengan más de 4000 palabras (más o menos 4 hojas) sinincluir la lista de referencias. En caso de existir gráficos, fórmulas o tablas se puedecalcular la cantidad de palabras que alcanzarán en el espacio ocupado por dicho mate-rial. Se valorará la capacidad de sintetizar ideas y resaltar los elementos importantes.El informe será evaluado en base a los lineamientos descritos a continuación y lacalidad de su redacción, la cual debe ser realizada de acuerdo al lenguaje académicocastellano.La redacción del informe se realiza considerando que el lector no tiene conocimientodel experimento que se ha realizado.El reporte debe estar compuesto por las siguientes secciones:

• ResumenTambién conocido como Abstract, contiene una descripción concisa del trabajorealizado indicando los resultados obtenidos y los métodos utilizados. Es unaparte del informe que tiene cuerpo propio y debe ser auto contenido, es decirno debe contener referencias cruzadas con fórmulas, gráficos o referencias deltexto principal. Normalmente no es mayor a 300 palabras y se lo redacta unavez finalizado el informe.

• IntroducciónEsta sección detalla el problema estudiado, enmarcando la investigación reali-zada en el contexto científico por medio de una revisión bibliográfica (teoría,experimentos realizados, concepciones del tema etc.).

• MétodoDescribe minuciosamente el experimento. Es decir, los instrumentos utilizadoscon sus principales características, su configuración, el funcionamiento del sis-tema etc.

• ResultadosDebe contener los principales resultados de la investigación. Todas las medicio-nes u observaciones realizadas en el laboratorio deben ser procesadas y puedenser presentados en gráficos, tablas u otro material visual. Uno de los principalesobjetivos del laboratorio de la carrera de física es demostrar experimentalmen-te leyes físicas, por lo cual comparaciones cuantitativas y/o cualitativas de losdatos experimentales con las teorías existentes son una parte fundamental deesta sección.

• DiscusiónContiene un análisis de los resultados obtenidos y sus comparaciones, basándoseen las preguntas propuestas en la sección Preguntas para análisis, las cuales nose responderán de forma textual dentro del reporte. Evaluar la influencia de la


incertidumbre de las mediciones, errores y plantear mejoras a los procedimientospara reducirlos.

• ConclusionesSon claras y concisas. Resaltan los principales resultados del trabajo (sin argu-mentación ya que esta debe estar realizada en las secciones anteriores).

• ReferenciasLa lista de referencias debe ser redactada en base al sistema numérico de Van-couver.

Una guía detallada sobre la elaboración de la lista de referencias utilizando elsistema Vancouver fue elaborado por la biblioteca de la universidad de Alicante.

Los informes pueden ser redactados en LaTeX o Microsoft Word; cuyos templatesestán disponibles en:

• Overleaf.- Template de libre acceso, requiere crearse cuenta.

• LATEX.

• Word.

2) Discusión

Esta forma de presentar resultados será utilizada principalmente para prácticas cua-litativas. El estudiante deberá preparar los resultados en forma de gráficos, tablas,diagramas de flujo, equipo experimental y otro tipo de material que le permita con-ducir la discusión con el tutor.

3) Póster con exposición

Otra forma muy común de comunicar ideas, para l@s físic@s, es a través de un póster.El póster es una herramienta utilizada ampliamente en la comunidad científica, y granparte de conferencias o congresos incluyen presentaciones de póster en sus programas.El póster resume información sobre una investigación de forma concisa y atractiva,de modo que el observador se sienta atraído y se genere una discusión o conversación.La calificación de la práctica correspondiente a póster se realizará de la siguientemanera.

• Póster 50%El póster es usualmente una mezcla de texto corto con tablas, gráficos, imágenesy otros formatos de presentación. En la presentación, el autor del póster seubica junto al mismo de modo que los asistentes puedan acercarse y escucharla explicación e interactuar con el presentador.Recomendaciones: Las letras de los títulos, subtítulos y encabezados deben ser losuficientemente grandes como para ser leídas desde al menos 2 m de distancia.El título debe ser corto y debe captar el interés del público. El póster debeposeer aproximadamente de 300 a 800 palabras, 60% imágenes y 40% texto. Eltexto debe ser claro y directo. El uso de viñetas, numeración y titulares facilitan

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=HtyPGJE84BDu%2fWxyIedAtxaTfzTxoaB%2fF%2baOPslcEm0%3d&docid=0f62a3d00dc4a4a07bed08c9891e0493b&rev=1

https://es.overleaf.com/latex/templates/informes-laboratorio-fisica-epn/hnmvfwbpmpsg

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=P4CN14X17kA5%2fHd0oh1mYqBQzupClJru2G1ZjLXW9A4%3d&docid=0e714aa5be3db489f926e8560e05ad0bc&rev=1

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=gV%2bKtcmrMz6wccvTXEj0IxFHxbovqta7jSzz9UkgrsU%3d&docid=09e109268733a4869bbb9847059efad3b&rev=1


la lectura.Formato sugerido: tamaño del póster A0, puede estar orientado de maneravertical u horizontal; tamaño de letra 72pt para el título, 40pt para subtítuloso secciones, 28pt para el texto y 24pt para leyendas de gráficas, imágenes otablas.

• Exposición oral 50%

Prepare un resumen de dos minutos para los visitantes, utilizando su cartelcomo guía visual. Permanezca cerca, pero a un lado, para que los transeúntespuedan ver su trabajo y para que no bloquee la visión de la gente ya reunida.Mantenga el contacto visual con los observadores. Es conveniente tener prepa-rada una serie de respuestas a posibles preguntas. No mantenerse absorto en laconversación con un solo grupo o persona, esto impedirá accidentalmente queotros vean su póster. Permanezca junto a su cartel durante toda la sesión.En el siguiente enlace se puede encontrar ejemplos de pósteres.

4) Presentación de una contribución oral

La calificación de la práctica correspondiente a la presentación se realizará de lasiguiente manera.

• Presentación en diapositivas 50%La presentación oral va acompañada de una proyección en diapositivas del temade investigación. Estas diapositivas son un recurso que usa el presentador paraexponer su charla de una manera estructurada y clara. En la presentación, elautor se ubica a un costado de la zona de proyección de modo que los asistentespuedan visualizar los recursos usados en las transparencias, así como escucharclaramente al expositor. Recomendaciones: Las letras de los títulos, subtítulos,leyendas, encabezados y aquellas usadas en los gráficos deben ser lo suficiente-mente grandes como para que el espectador lea con facilidad a una distancia almenos 6 m de distancia. En la primera transparencia se debe indicar el títuloy los respectivos autores. El título debe ser corto y debe captar el interés delpúblico. El uso de viñetas, numeración y titulares facilitan la lectura. Uso efec-tivo de gráficos, colores y fuentes. Las transparencias deben estar orientadashorizontalmente y se debe utilizar óptimamente todo el espacio de las mismas.Utilizar los colores adecuados para el fondo y las letras de manera que existaun buen contraste y sean legibles. Es recomendable usar el tamaño de fuentede 36 pt para títulos, 28 pt para el contenido y 24 pt para el tamaño mínimopara la presentación.Generalmente en la última diapositiva se agradece por la atención prestada.

• Exposición oral 50%La presentación oral no debe durar menos de 5 minutos y no se debe excederde los 10 minutos. Con anticipación se debe entregar el archivo en digital a lapersona a cargo de la proyección. Colóquese a un costado del área de proyección

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?folderid=0eb3be75055aa468b8efb5c54d8a0e05d&authkey=AUn6JLCbdKdIO4VGkYlcnDg


de tal manera que permita la visualización a los espectadores y que le sea fácilel acceso al control para el cambio de una transparencia a otra. La sección depreguntas comienza una vez terminada la exposición oral, por lo que es conve-niente tener preparada una serie de respuestas a posibles preguntas. Mantenerun lenguaje fluido durante la presentación y utilizar adecuadamente el lenguajecorporal para expresar las ideas o enfatizar en algún punto en particular. Uti-lice una actitud emotiva y que muestre interés en el espectador. Además, esconveniente utilizar la mirada adecuadamente de manera que visualice a todala audiencia. Finalmente, se recomienda ser elocuente en su presentación, norealizar pausas extensas y mantenerse en lo posible expresándose durante eltiempo que dure la presentación a fin de no perder el interés en la audiencia.

5) Revisión por pares

Una de las prácticas de laboratorio (escogida por el profesor) será utilizada comouna simulación de revisión por pares de un artículo científico. Por tanto, cadaestudiante estará a cargo de revisar el informe de otro estudiante (escogido alazar), y elaborará una lista en la que se especifique las observaciones realizadas.El autor del informé deberá responder en una carta al revisor e implementarlas correcciones pertinentes. El profesor evaluará de la siguiente manera:

• Informe 20%

• Observaciones realizadas al informe de su compañero 20%La carta del revisor debe contener un breve resumen del trabajo que se analizóindicando los puntos fuertes, débiles y los cambios que se solicita realizar paraque el artículo sea aceptado en la revista. Las observaciones realizadas puedenser formuladas con base en su criterio personal o con base en la rúbrica.

• Carta de respuesta al revisor 20%La respuesta al revisor debe explicar cada una de las observaciones realizadasindicando si los cambios solicitados fueron acogidos o la razón por la cual fueronrechazados.

• Informe con correcciones implementadas 20%

• Defensa 20%

Literatura recomendada

En los siguientes libros se podrá encontrar el material necesario para la preparaciónde las prácticas. Se recomienda que el estudiante revise esta información con el fin dereforzar los conocimientos y despejar inquietudes.

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?docid=000f68d1147444a5eb79549f6405c245a&authkey=AZQBfImMWPtRm8Z8cKsg6A0


• Young, H. D., A, F. R., Sears, F. W., Ford, A. L., Brito, J. E., Zemansky,M. W., . . . Leal, R. G. (2009). Física universitaria con física moderna 12ED.volumen II Pearson Educación.

• Saveliev, I. Çurso de Física General". vol. 2. Ed. Mir. Moscú. 1984

• Daniel Fleisch (2008). A Student’s guide to Maxwell’s Equations. CambridgeUniversity Press.

• Baird, D.C. (1991). Experimentación Una introducción a la teoría de medicionesy al diseño de experimentos 2da edición, México.

Información adicional puede ser obtenida de las bases de datos (Recursos electrónicos)de la Escuela Politécnica Nacional, se aconseja las páginas de Gagle Cengage Learning,SpringerLink, Taylor Francis.

Recursos

• Partsim.Es un simulador de circuitos que funciona en el navegador web. Es gratuito yfácil de usar.

• Proteus 8.Es un simulador de circuitos con poderosas herramientas. Es de gran ayudapara diseñar y probar circuitos. Es uno de los simuladores más utilizados eningeniería.

• Mendeley.Es un gestor de referencias y una red social de tipo académica que ayuda aconectarse y colaborar con investigadores alrededor del mundo. Es gratuito. Eneste enlace se puede encontrar un video tutorial para su uso con Overleaf.

• Informes de semestres anteriores.Como ejemplos de revisiones, se muestra informes con las observaciones reali-zadas por el profesor.

• Imágenes de laboratorio.Repositorio de imágenes relacionadas a las prácticas realizadas del laboratorio,las cuales podrán ser usadas en la redacción de los informes y se accederá a lasmismas haciendo uso del correo institucional de la EPN.

Información de interés para la redacción de artículos.

o FigurasLas figuras deben ser enumeradas en orden de aparición y en la leyenda debeconstar su descripción. Cada figura debe tener un enlace con el texto principaldel informe y puede ser mencionada como parte de una oración de la formacomo se muestra en la figura 1. Los caracteres que aparecen en la figura deben

http://biblioteca.epn.edu.ec/opac-tmpl/bootstrap/bases/bases.htm

https://www.youtube.com/watch?v=fP9PUt9gkiQ&list=PLqvnr4VkcdCRZ8V6_9gIx5FLME8tSbnsQ&ab_channel=F%C3%ADsicaLabEPN

https://epnecuador-my.sharepoint.com/:f:/g/personal/fernando_moncada_epn_edu_ec/Eu9J4mOdb1ZGordSc_YOaUkBk88P9SgncakwK3SaEqUMLw?e=be4yIY

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=2SrEQuEWhrwz4hxC1hXedsjm0%2fpFPDqy6wl9CYpIR5Y%3d&folderid=2_0e40cf3706d854f3e8d201cb724d40fee&rev=1


tener el mismo tamaño y estilo que el texto principal del informe. Si utilizamaterial gráfico de otros autores éste debe citarse adecuadamente.

o GráficosEn esta Lista de Reproducción se puede encontrar indicaciones específicas so-bre los elementos que debe contener un gráfico que se presenta en un informede laboratorio y cómo desarrollarlos en softwares como Excel, Mathematica yGnuplot.

o EcuacionesLas ecuaciones deben ser centradas y alineadas hacia la derecha, con su respecti-va numeración la cual puede variar dependiendo de las secciones y subseccionesdel informe, mismas que son elaboradas por el estudiante. Los elementos ma-temáticos de menor tamaño pueden insertarse en el cuerpo del texto principalsin numeración.

o ReferenciasEs importante citar adecuadamente el material ya que de lo contrario se pue-de incurrir en plagio que es sancionado por el reglamento interno de la EPN.Adicionalmente, citar es una forma de retribuir al autor por el trabajo realizado.

En el sistema numérico de Vancouver las citas se numeran secuencialmenteen el texto comenzando por [1]. Si una misma cita se menciona varias vecesen el texto conserva el número de su primera aparición. Finalmente, en la sec-ción Referencias se lista todas las citas mencionadas en el texto por orden deaparición y no alfabéticamente.

Como se mencionó anteriormente esta guía fue elaborada en base a las indicacionespara autores de revistas de las organizaciones IOP science y APS. Mayor informaciónrespecto a la elaboración de artículos científicos (modelo tomado para los informesde laboratorio) se puede encontrar en:

• Español.

• Inglés.

• Guía para la redacción de un artículo en Word.

Aquellos que deseen trabajar en el programa LATEXy no se encuentran familiariza-dos con el mismo, podrán encontrar en el siguiente enlace un Curso básico de LATEXpara aprender a usar el programa mencionado.

Un curso relámpago de LaTeX puede ser accedido de manera gratuita a travésdel canal de YouTube del Laboratorio de Física.

https://www.youtube.com/watch?v=7Fru6SOi9sg&list=PLqvnr4VkcdCQJGeobcXm4qbq8HdZp2MDE&ab_channel=F%C3%ADsicaLabEPN

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=xDNMzo3t1TrUAop%2beiT8%2fexMM9KIkxbM5dB3QnxNfIs%3d&docid=167d8c89874484cb8bce6865e8b0399e1&rev=1

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/Documents/Laboratorio%20de%20la%20carrera%20de%20f%c3%adsica/Manuales/Material%20de%20inter%c3%a9s/Electromagnetismo/Author%20guidelines%20for%20IOP%20Journals.pdf?originalPath=aHR0cHM6Ly9lcG5lY3VhZG9yLW15LnNoYXJlcG9pbnQuY29tLzpiOi9nL3BlcnNvbmFsL2VzdGViYW5faXJyaWJhcnJhX2Vwbl9lZHVfZWMvRWFRRDJoY2lva05DdE84cGd2UktlZDhCMjBEeXBWeEl0VHZIalV5MGJ0ajgwZz9ydGltZT0xVFFJc1hMVTJFZw

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=UIH%2bodelkm1%2bQW6JbA%2fQqr4L6%2frIre7gTozKl4zxwbw%3d&docid=1b6116e4090ce492e8bc70c3f03adb70b&rev=1

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=8wkhMogPdipj%2f9vnmC7t4KM3jqzzxwv1gXXjVz9X77Q%3d&docid=1779b1d1b824c4e16b47b5235b2c5a9a0&rev=1

https://www.youtube.com/watch?v=rofBXQZqJVs&list=PLqvnr4VkcdCSggrRuueDHXNQMzkWzkiW9&ab_channel=F%C3%ADsicaLabEPN

https://www.youtube.com/channel/UCSc4T_M4xJisR4x7GvK_vvA

Formato de presentación de un trabajo delaboratorio

Nombre de la Práctica #

AutorEscuela Politécnica Nacional, Facultad de Ciencias

Departamento de Física, Laboratorio de Electromagnetismo23 de julio de 2021

Abstract

awpa pachaka kay ukanchik kuchu urkuka puuysikimi kashka. Shinashpa mana kuchu urkukunapash yakuta

charinchu. Shuk puncha urkukunapa hatun yaya yakuta tukuy urkukunaman rakikukpi, kay ukanchik

kuchu urkukuna pukushka nin. Chay urkuka puuysiki kashkamanta mana yakuta charinchu. Mana

puukushka kashpaka yakuta charinmanmi karka. Chay Mankiwa, Katitawa sikikuna chay Chullku wayku,

wichikuna, hutku pashakuna, kay tukuykunami yakuta chariman, mana puuysiki kashpaka.

Palabras Claves: Ashcu, wambra, llacta, inti, pacha.

Introducción

awpa pachapi, shinami ukanchik yayakuna nik kash-ka. Mama Tungurahua urku nishka, yaya Chimbo-razowan sawarishkami kashka nin. Shinami ishkan-tikpura kawsakushpa, shuk punchaka, mama Tun-gurahuaka hatun Kullay urkuwanmi puunakushka,yaya Chimborazopa washakunapi. Chay Kullay ur-kuka, imamantapashchari Altar shutiwanmi mishutsalakunaka riksinkuna [1].

Shinapash kariyashka Chimborazoka, mana imapakashka sakirinchu Inti Yaya ukupika, imashina pay-pak warmi shuktak urkuwan kawsakushkata riksikchayarkami. Chayta yachashpaka, paypak warmita-ka kaspiwanmi wauchishpa tukuchisha nirka. YayaChimborazoka hatun urkumi karka, ishkay may sunirikrayuk kashpa, shuk manamanta chayshuk chinpa-man waktakllami kashka [2].

∇2ψ(r) +2

2me[E − V (r)]ψ(r) = 0 (1)

Kaytami rurayman karka millay urkukunataka;shinapash, utka utkami mana pinkak Kullay urku-llatak, Carihuayrasopash warmita mitsankapak cha-yashkakuna [1,2]. Shinapash, piarishka karika, pay-kuna shamushkata mana rikusha nirkachu; chayllapi-tak, hatun kaspita hapishpa, Kullaytaka llapishkalla-mi. Chayshuk urkutapash manchanaytami waktash-ka, pakishka tullukuna illakshina sakinkapak. Shi-nami awpa yayakuna kanchikta yachachishka, ima-mantami Kullay urkuka llapishka sakirishka; shinalla-tak imamantami Carihuayrasoka, paypak umamanta,chakikamami hatun pakirishka chiktakunata charin[1-5].

r2R′′

R+ r

R′

R+

2mer2

2

[E +

Ze2

r

]= −

Φ′′

Φ(2)

11


awpa pachapi, mama Tungurahua, paypa ku-sataka manchanaytami kamik kashka, mana payku-nashina yuraklla churikunata charishkamanta. Chay-mantami mama Tungurahua, tyukashpa kuzuta,kushnita paypak wiksapi tinpuchishpa shitak kashka[1,5,9].

Figura 1: inti achikyamukta rikushpaka [2]

Kanchaman llukshishpa rikukrikpika ashta kuri-lla kashka nin, kurilla miklla huntashka nin taytaku-ka. Chayka tukuylla chay killimsa kanllaman lluks-hishpa rikukrikpika, kurilla kashka nin. Chayta ashtashinallatak ashta pay killimsapachaka maypishi hi-charayakushkallami nin, shina kurichu karkari. Paykakay kullkita hapishpaka kurintinmi wasiman tikrash-ka nin[1,2,4-7].

Kutin yaya Chimborazo, paypak ukupi kari-yashpa, ama shina paypak warmi millay tyukakuna-wan katichun sakirkachu. Chaymantami, shuk sumakkuitsaka paypak chinkarishka michikunata mashkash-pa chayta richun sakishpa. Shinami kuytsaka rurarka.Chayta purikukpi, paypak chakikunapi shuk sumak,yuraklla kara purututami tarishka. Payka purututahapishpa, sumakllata rikushpa, apipak chunpi ukupi,warmipak wiksapi sumakllata kunurichun sakishka.Chaypika Pachakamakmi rikurishka [1,5,9].

Experimento

Shuk puncha, shuk machashka runa raymimanta ti-kramukushka Tutami kashka Machashka runaka may-ta rishkata mana rikushkachu Chaymanta itkashpa,waykuman washikushka Urmashpaka shuk yura ri-krapi warkurishka sakirirka Tukuy tuta, manchakllakaparikushkarkami.

Shinapash kariyashka Chimborazoka, mana imapakashka sakirinchu Inti Yaya ukupika, imashina pay-pak warmi shuktak urkuwan kawsakushkata riksikchayarkami. Chayta yachashpaka, paypak warmita-ka kaspiwanmi wauchishpa tukuchisha nirka. YayaChimborazoka hatun urkumi karka, ishkay may sunirikrayuk kashpa, shuk manamanta chayshuk chinpa-man waktakllami kashka

Figura 2: (1) punkuta paskanaman; (2) war-mi millay; (3) hapishpa puri; (4) a hawa wi-

chiyana; kimsa charik pumakunami. [3]

awpa pachapi, shinami ukanchik yayakuna nikkashka. Mama Tungurahua urku nishka, yaya Chim-borazowan sawarishkami kashka nin. Shinami ishkan-tikpura kawsakushpa, shuk punchaka, mama Tungu-rahuaka hatun Kullay urkuwanmi puunakushka, ya-ya Chimborazopa washakunapi. Chay Kullay urku-ka, imamantapashchari Altar shutiwanmi mishu tsa-lakunaka riksinkuna. Kaytami rurayman karka mi-llay urkukunataka; shinapash, utka utkami mana pin-kak Kullay urkullatak, Carihuayrasopash warmitamitsankapak chayashkakuna [3]. Shinapash, piarish-ka karika, paykuna shamushkata mana rikusha nirka-chu; chayllapitak, hatun kaspita hapishpa, Kullaytakallapishkallami. Chayshuk urkutapash manchanayta-mi waktashka, pakishka tullukuna illakshina sakinka-pak. Shinami awpa yayakuna ukanchikta yachachish-ka.

awpa pachapi, shuk may sumak hatun wasipikimsa runakuna kawsashka nin. Paykunaka achka sa-ra takikunata charishka, charishkapashmi tawka piaallkukunata, wasita rikuchun, muyuchunpash (ec. 2).Shuk kutinmi, ishkay wakcha runakuna mana ima-ta charishpa, mana imata mikuy tukushpa, anta ckallarishkakuna. Purikushpa, purikushpa, a shaykur-kakuna, chaypi samayta kallarirkakuna. a samashkakipaka, chinpa urku sikipi shuk pakalla nina rupakuk-ta rikurkakuna nin. Shinapash kariyashka Chimbora-zoka, mana ima pakashka sakirinchu Inti Yaya uku-pika, imashina paypak warmi shuktak urkuwan kaw-sakushkata riksik chayarkami. Chayta yachashpaka,paypak warmitaka kaspiwanmi wauchishpa tukuchis-ha nirka. Yaya Chimborazoka hatun urkumi karka,ishkay may suni rikrayuk kashpa, shuk manamantachayshuk chinpaman waktakllami kashka

Yanapaychik, Pi mana uyarkachu. Machaskakasinchita charirirkami. Ama chaypi waunkapak paypakyanapakkunata maarkami machashkaka achka shay-kushka shina warkurishkami pakarirka ma achiyarikpi(fig. 2), inti achikyamukta rikushpaka, machashkakamanchanayta shaykushka kashpa, urayman rikurkapaypak chakika iullamanta mana pampaman cha-yashka karka.


Paykunaka yarikaywan waukushpami, imallata-pash mikuchunpishchari nishpa allimanta punkutapaskay kallarirkakuna; shinami ukuman yaykurka-kuna. Yanuna ukupika kara mutishkami tiyakushkahatun mankakunapi. Chayta rikushpaka yarikaywankashpaka mikuy kallarishkakunami. a wiksa paktaktamikushka kipaka, wasiyukkunatami mashkay kallarir-kakuna. Mana ima rikurikpika shitashka wasi shinamirikurirka. Chay kipaka hawa kawsanamanmi wichi-yarkakuna.

pika [nm]Viksa paktakta

Exp. 1 Exp. 2 Wasi0.05 15 14 14.50.1 31 29 300.15 46 44 450.2 60 60 600.25 74 75 74.50.3 90 90 900.35 105 105 1050.4 120 121 120.50.45 136 136 1360.5 153 151 1520.55 171 166 168.50.6 186 180 1830.65 201 202 201.50.7 218 217 217.50.75 232 232 232

Tabla 1: a amsa kakpika manchanachikush-pallatak

awpa pachapi, shuk may sumak hatun wasipikimsa runakuna kawsashka nin. Paykunaka achka sa-ra takikunata charishka, charishkapashmi tawka piaallkukunata, wasita rikuchun, muyuchunpash. Shukkutinmi, ishkay wakcha runakuna mana imata cha-rishpa, mana imata mikuy tukushpa, anta hapishpapuri kallarishkakuna (tab. 1). Purikushpa, purikush-pa, a shaykurkakuna, chaypi samayta kallarirkakuna.a samashka kipaka, chinpa urku sikipi shuk pakallanina rupakukta rikurkakuna nin.

a amsa kakpika manchanachikushpallatak chay-man kallparkakuna, chayashpaka punkupi waktarka-kuna; shinapash mana pi punkuta paskanaman lluks-hirkachu la pakarimukukpimi alli, alli rikurkakunamana runa kashkata, kaykunaka kimsa charik puma-kunami kashka karka, kaykunataka rikushpaka kas-pikunata, sawllikunata hapishpa, kay pumakunatakawauchishpa shitashka nin. Shinami chay mana imatacharik wakcha runakunaka achka chariyuk tukurka-kuna.

Resultados y Discusión

awpa pachapi, shuk may sumak hatun wasipi kimsarunakuna kawsashka nin. Paykunaka achka sara ta-kikunata charishka, charishkapashmi tawka pia all-kukunata, wasita rikuchun, muyuchunpash (ec. 2).Shuk kutinmi, ishkay wakcha runakuna mana ima-ta charishpa, mana imata mikuy tukushpa, anta ckallarishkakuna. Purikushpa, purikushpa, a shaykur-kakuna, chaypi samayta kallarirkakuna. a samashkakipaka, chinpa urku sikipi shuk pakalla nina rupakuk-ta rikurkakuna nin.

Figura 3: hatun allparuku ashta [4]

Paykunaka yarikaywan waukushpami (fig. 3),imallatapash mikuchunpishchari nishpa allimantapunkuta paskay kallarirkakuna; shinami ukuman yay-kurkakuna. Yanuna ukupika kara mutishkami tiya-kushka hatun mankakunapi (tab 1). Chayta rikush-paka yarikaywan kashpaka mikuy kallarishkakunami.a wiksa paktakta mikushka kipaka, wasiyukkunata-mi mashkay kallarirkakuna. Mana ima rikurikpikashitashka wasi shinami rikurirka. Chay kipaka ha-wa kawsanamanmi wichiyarkakuna. a hawa wichiya-na kaspipi kashpaka shuk wakcha runaka, pakalla ri-mashkatami kashna nikta uyarka.

λ ≈ 622,72[nm]

Shuk puncha, shuk machashka runa raymiman-ta tikramukushka. Tutami kashka. Machashka runakamayta rishkata mana rikushkachu. Pi mana uyarka-chu. Machaskaka sinchita charirirkami. Ama chaypiwaunkapak paypak yanapakkunata maarkami. Ma-chashkaka achka shaykushka shina warkurishkami pa-karirka. a achiyarikpi, inti achikyamukta rikushpaka,machashkaka manchanayta shaykushka kashpa, uray-man rikurka. Paypak chakika iullamanta mana pam-paman chayashka karka.

Conclusiones

Yaya Imbaburaka kashnami kashka. Wakrakunatamiawpa pachapi sapan wasipi charik kashka. Chayshuktaytakunaka charishka nin shuk kuyashka wakrakukashka nin; shuk sumak shutiwan wakrataka shuti-chishkakuna nin. Shina wakrata shutiwan kayakpikapayka ninanta kallpashpa shamuklla kashka nin.


a yaykushkalla nin chay punkuruku paskarikpikaa yaykukukpika ashta ukupi patsak achka mancha-nayay hatun allparuku kashka nin; pay kurikunawanhatun allparuku ashta ninan ninan hatun allparuku;ashta kiwakunapash paymanta kuyukuk, runakuna-pash kaymanta chaymanta uuta kapishpa ashta hatunallparuku kashka nin.

Kanchaman llukshishpa rikukrikpika ashta kuri-lla kashka nin, kurilla miklla huntashka nin taytaku-ka. Chayka tukuylla chay killimsa kanllaman lluks-hishpa rikukrikpika, kurilla kashka nin. Chayta ashtashinallatak ashta pay killimsapachaka maypishi hi-charayakushkallami nin, shina kurichu karkari. Paykakay kullkita hapishpaka kurintinmi wasiman tikrash-ka nin.

Referencias

[1] Moya R, Jara F. taruka-Literatura-Oral-Kichwa. Tercera. María Tránsito Chango, Enrique Contreras,editors. Quito: Dirección Nacional de Educación Intercultural Bilingüe del Ecuador; 2009.

[2] Bouuaert CC, Keeney S, Lam I, Keeney S, Bloomfield G, Vrielynck N, et al. DNA. Brea-king DNA. Science [Internet]. 2016 Feb 26 [cited 2016 Aug 24];351(6276):916?7. Available from:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26917753.

[3] Lau H-K, Plenio MB. Universal Quantum Computing with Arbitrary Continuous-Variable En-coding. Phys Rev Lett [Internet]. 2016 Aug 31 [cited 2016 Sep 12];117(10):100501. Available from:http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.117.100501.

[4] Gibbons A. Ancient DNA divide. Science [Internet]. 2016 Jun 17 [cited 2016 Aug 24];352(6292):1384?7.Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27313020.

[5] Young H.D., Freedman R.A., Ford L. Üniversity Physics with Modern Physics". 12da edición. AddissonWesley. 2007.

[6] Alonso M., Finn E.J. "Física - Volumen 1 Mecánica y Termodinámica". Addisson Wesley Longman. 2000.

[7] Serway R., Jewett J.W. "Física para Ciencias e Ingeniería". 8av edición. Brooks Cole. 2010.

[8] Fishbane P.M., Gasiorowicz S., Thorton S. "Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics".3ra edición. Benjamin Cummings. 2004.

[9] Thornton, S. & Marion, J. Çlassical Dynamics of Particles and Systems". 5ta edición. Brooks Cole. 2003.


“Es un error darles a los estudiantes prácticas en las cuales los resultados coinciden a la perfección con lasleyes físicas, ya que ésto les da una idea de que los experimentos son ideales lo cual está muchas veces lejosde condiciones reales de laboratorio. Priva a los estudiantes del razonamiento para establecer causas a los

problemas encontrados y buscar soluciones.”D. C. Baird.

“Ciertamente se cometerán errores pero aprender de la experiencia personal es mucho más productivo queseguir ciegamente las instrucciones de una práctica “bien” estructurada.”

D. C.Baird

“Equivocarse es parte del aprendizaje. No se penalizarán los errores y no se detendrá a un estudiante antesde que lo cometa siempre y cuando estos errores no pongan en riesgo su integridad física y mental.”

D. C. Baird.

Parte I

EXPERIMENTOSDEMOSTRATIVOS

17

19

1.1 Generador de Van der Graaf

1.1.1 Procedimiento• Asegurar la esfera a cargar.

• Encender el generador.

• Observar los efectos.

• Transportar carga del generador de Van Der Graaf hacia la esfera y observar.

Nota: Para notar el movimiento de la esfera su puede observar su sobra al iluminarla con una linternacolocada en un posición estática y las luces apagadas.

1.2 Fuerza de Ampère

1.3 Experimento de Oersted

• Armar un circuito simple entre la fuente DC, un reostato y un cable de cobre esmaltado.

• Configurar los valores de voltaje y corriente de la fuente al máximo.

• Colocar una brújula debajo del cable de cobre, de tal manera que la aguja de la brújula apunte en lamisma dirección que el cable.

• Disminuir la resistencia del reostato y observar como incrementa la corriente en el circuito y a la vezcómo se mueve la aguja.

• Registrar el valor de corriente para el cual la aguja se desplaza 900 respecto a su posición original.

• Repetir el experimento haciendo pasar la corriente en la dirección opuesta.

Figura 4: Esquema del experimento de Oersted.

20 Práctica 0

1.4 Motor de corriente directa

1.5 Fuerza de Lorentz

• Armar un circuito simple entre la fuente DC, un reostato y un cable de cobre esmaltado.

• Configurar los valores de voltaje y corriente de la fuente al máximo.

• Colocar el cable de cobre sobre una balanza, utilizando pie estativos de tal manera que no haya fuerzaselásticas que afectan la medición de la balanza.

• Colocar dos imanes sobre la balanza de tal manera que los imanes se atraigan y el cable se encuentreentre la mitad de ellos.

• Registrar el valor marcado en la balanza.

• Encender la fuente.

• Observar como varía el valor marcado en la balanza a medida que se reduce la resistencia en elreostato.

Figura 5: Esquema del experimento Fuerza de Lorentz sobre un cable que transporta co-rriente.

1.6 Momento dipolar magnético en campo magnético nouniforme

Parte II

PRÁCTICAS DELABORATORIO

21

PRÁCTICA 1

CARGA ELÉCTRICA

Objetivos generales

1. Estudiar cualitativamente la separación y naturaleza de las cargas eléctricas.

2. Determinar los métodos existentes para cargar un cuerpo.

1.1 Lecturas previas a la práctica

1. Ley de la conservación de la carga.

2. Datos históricos y convención para denominar a las cargas eléctricas.

3. Métodos para cargar eléctricamente a los objetos.

4. Almacenamiento de la carga eléctrica en una copa de Faraday.

5. Funcionamiento del galvanómetro.

6. Acciones de repulsión y atracción de las cargas.

7. Unidades para cuantificar la carga (Coulomb, Amperio, Amperio estático entre otros).

1.2 Guía de laboratorio

1.2.1 Materiales• Amplificador.

• Cable coaxial de adquisición.

• Galvanómetro.

• Par de cables rojo/azul.

• Copa de Faraday.

• Varillas de fricción: Acrílico, Aluminio, PVC.

• Superficies de frotamiento: acetato, cuero, papel.

• 2 Tiras de aluminio.

• Lana.

• Globo.

23

24 Práctica 1

1.2.2 ExperimentoLa práctica está dividida en tres partes principales. El montaje de la primera y segunda parte se muestra enla Figura 1.1 y en la Figura 1.2, respectivamente.

Figura 1.1: Carga por golpes Figura 1.2: Carga por frotamiento.

Figura 1.3: Carga por frotamiento -Copa de Faraday.

GOLPES:

1. Conectar el cable coaxial al amplificador en la toma V.

2. Colocar la perilla 1 (P1) en escala 0.3 V.

3. Configurar la perilla 2 (P2) , ubicándose en 0 girar un poco hacia la izquierda y hacia la derecha hastaque la aguja del galvanómetro quede en cero.

4. Regular la perilla 3 a 3/4 del total.

5. Tomar dos barras de distintos materiales (una en cada mano) y golpear una contra la otra. Inmedia-tamente después de golpearlas, tocar la punta del cable coaxial con la barra y observar hacia dondese mueve la aguja.

FROTAMIENTO:

1. Mover el cable coaxial en la toma A, As.

2. Colocar la perilla 1 (P1) en escala As, 3 · 10−8.

CARGA ELÉCTRICA 25

3. Configurar perilla 2 (P2), ubicándose en 0 girar un poco hacia la izquierda y hacia la derecha hastaque la aguja del galvanómetro quede en cero.

4. Regular la perilla 3 a 3/4 del total.

5. Frotar cada barra en diferentes materiales (Realizar todas las combinaciones posibles entre los ma-teriales). Después de frotar la barra, tocar la punta del cable coaxial con la barra y observar haciadonde se mueve la aguja.

6. Descargar la barra y la superficie de rozamiento. Acto seguido volver a frotarlos y acercar la puntadel cable coaxial a la superficie de contacto. Observar hacia donde se mueve la aguja.

7. Frotar el globo con la lana y determinar la polaridad de éste. Posteriormente acercar el mismo apedazos de papel y observar lo sucedido.

REPULSIÓN:

1. Realizar el montaje de la Figura 1.3 para la tercera parte.

2. Frotar la varilla de PVC contra la superficie de acetato y acercarla a las tiritas de aluminio.

3. Frotar la varilla de acrílico contra la superficie de acetato y acercarla a las tiritas de aluminio.

Recomendación: Antes de llevar a cabo cualquier medición descargar la copa de Faraday y las varillasde fricción para obtener mejores resultados.

1.3 Preguntas para análisis

1. ¿Por qué cargaron las varillas al chocarlas entre sí

2. ¿Qué ha sucedido con los cuerpos que se han cargado positivamente?

3. ¿ De qué depende la polaridad de los cuerpos cargados?

4. Al cargar las tiritas de aluminio con la varilla de PVC y luego acercar la varilla de acrílico ¿Quéfenómeno observó? ¿A qué factores puede estar relacionado tal comportamiento?

5. ¿Con qué material (acetato, cuero, papel) se cargó más el cuerpo?

6. ¿Coincide la polaridad determinada en los experimentos con la polaridad establecida en la literatura?

7. ¿Por qué no se cuantifica la carga en esta práctica?

8. ¿Existen cargas neutras?

9. ¿Qué es el neutrón?

10. ¿Qué tipo de cargas propone el modelo estándar?

11. ¿Por qué la polaridad de los cuerpos cargados por golpes se midió en V y por frotación en corrienteA, As?

12. ¿La carga adquirida por un material depende explícitamente del material con el cual éste interactúa?

13. ¿Influye que un material sea conductor o aislante en la cantidad y tipo de carga que éste adquiere?

PRÁCTICA 2

LÍNEAS EQUIPOTENCIALES

Objetivos generales

1. Determinar la dependencia espacial del potencial eléctrico con la distribución de carga en electrodoscon diferentes geometrías.

2. Encontrar la forma de las líneas equipotenciales y en base a esta información construir las líneas decampo eléctrico para distintas configuraciones de electrodos.


1. Potencial eléctrico

2. Líneas equipotenciales.

3. Dipolo eléctrico.

4. Líneas de campo.

• Dos cargas puntuales de diferente signo, separadas una distancia d.• Dos planos infinitos paralelos con densidad superficial de carga σ de signo opuesto, separados

una distancia d.• Dos líneas de carga de signo opuesto de longitud infinita y con densidad lineal de carga λ,

paralelas entre sí, y separadas una distancia d.• Un plano infinito de carga positiva y una carga negativa puntual a una distancia d perpendicular

al plano.• Dos planos infinitos de carga, con densidad superficial de carga σ de signo opuesto, paralelos

separados una distancia d. El Punto P a lo largo de la perpendicular que une los dos planos.

Nota: Se debe conocer la deducción de la expresión del campo eléctrico para cada configuración.

5. Static electric field mapping using a mosquito racket and baby oil.

6. Funcionamiento de una fuente de voltaje y un multímetro.


2.2.1 Materiales

• Fuente de potencial DC.

• Voltímetro digital (Multímetro).

• Cables de Conexión.

• Cubeta.

• Juego de Electrodos.

• Hojas milimetradas. (NOTA: El grupo debe traer por lo menos 5 hojas milimetradas).

27

https://epnecuador-my.sharepoint.com/personal/esteban_irribarra_epn_edu_ec/_layouts/15/guestaccess.aspx?guestaccesstoken=C2HTcHG3f8catcnmBsBVGXD5BVGX4vs3Hq7PERXdHrw%3d&docid=1f0528d3eeba44691bb3250329e86b884&rev=1

28 Práctica 2

2.2.2 Experimento

Montaje

1. Colocar agua en la cubeta hasta llenar el espesor de los electrodos a utilizar.

2. Ubicar un papel milimetrado debajo de la cubeta.

3. Realizar la conexión de la fuente con los electrodos de tal manera que la terminal negativa se ubiqueen 0V a -20V y la terminal positiva en 0V a +20 V. Como se muestra en la Figura 2.1.

4. Añadir el juego de electrodos a utilizar sobre el agua.

Procedimiento

1. Colocar los electrodos en las siguientes configuraciones.Diferente Polaridad

• Dos cargas puntuales

• Carga Puntual-Barra

• Barra-Barra

Igual Polaridad

• Dos cargas puntuales

• Barra-Barra

2. Desplazar la sonda de prueba del voltímetro sobre el fondo de la cubeta registrando valores de voltajeen puntos escogidos arbitrariamente que permitan construir las líneas equipotenciales.

3. Ubicar el electrodo del voltímetro en un punto determinado y después moverlo en el espacio procurandoque el voltaje no cambie, de esta manera se determina la línea equipotencial.

4. Realizará las mediciones para dos geometrías.

Figura 2.1: Montaje del experimen-to.


1. ¿Es posible determinar la forma del campo eléctrico para cada configuración de los electrodos en basea los datos recolectados?

2. ¿Con el método experimental utilizado se puede determinar las líneas equipotenciales en el espaciovacío?

3. En la configuración de placas paralelas ¿En qué dirección con respecto a las líneas equipotenciales semidió la mayor diferencia de potencial y en qué dirección va el campo eléctrico?

LÍNEAS EQUIPOTENCIALES 29

4. ¿Qué tipo de forma tienen las líneas equipotenciales cuando se colocó la configuración carga puntual-barra?

5. ¿En este experimento se detectaron líneas o superficies equipotenciales?

6. ¿Cómo afecta la pureza del agua (concentración de minerales) en el experimento?

PRÁCTICA 3

RELACIÓN DE LA CAPACITANCIA CON ELMEDIO

Objetivos generales

1. Determinar la dependencia funcional de la capacitancia respecto a la distancia para un medio deter-minado.

2. Analizar la variación de la capacitancia utilizando diferentes dieléctricos.

3. Establecer la relación entre el tiempo de carga dependiendo de la capacitancia.


1. Capacitor.

2. Capacitancia.

3. Dieléctricos.

4. Permitividad eléctrica.


3.2.1 Materiales

• Dieléctricos (Papel, Vidrio, Acrílico, aire).

• Fuente de alimentación DC.

• Medidor de capacitancia.

• Cables.

• Capacitores Electroléticos Radiales.

• Diodo led.

• Dos placas de baquelita.

• Calibrador.

Montaje

• Experimento 1

1. Conectar las placas al medidor de capacitancia.2. Añadir una cantidad de papel entre las placas tal que el grosor de la misma sea de 1cm (Sin

dejar espacio entre las placas).3. Ubicar una placa separada a una distancia de 1cm de la segunda.

• Experimento 2

1. Colocar las placas a una distancia igual al grosor de los dieléctricos a estudiar (Procurar queel dielétrico cubra toda el área de la baquelita).

• Experimento 3

1. Escoger capacitores electrolíticos radiales de distintas capacitancias y un diodo led.

31

32 Práctica 3

2. Ensamblar el circuito de la figura 3.1.

Figura 3.1: Esquema de circuito concondensador.

Procedimiento

• Experimento 1

1. Medir la capacitancia de las dos placas paralelas con el dieléctrico de 1cm de grosor.2. Añadir progresivamente 1cm de papel entre las placas hasta alcanzar los 15 cm midiendo la

capacitancia para cada caso

• Experimento 2

1. Medir la capacitancia C0 de las dos placas para el dieléctrico aire a una distancia igual al grosorde los materiales dieléctricos (Madera, papel y vidrio).

2. Colocar un dieléctrico entre las placas tal que la distancia de las mismas no cambie y registrarel valor de la capacitancia C.

• Experimento 3

1. Cargar el capacitor a un voltaje determinado.2. Cambiar la posición del switch y observar lo que su sucede en el diodo led.


1. ¿Cuál es el margen de error relativo de la constante dieléctrica de los distintos materiales usados enla práctica como dieléctricos?

2. ¿Qué relación tiene la capacitancia con la distancia de separación entre las dos placas?

3. ¿Con que dieléctrico se tuvo mayor capacitancia y por qué?

4. ¿La capacitancia incrementa con el inverso de la distancia inclusive si el condensador no es de placasparalelas, que expresión matemática justifica este comportamiento?

5. ¿Por qué el capacitor puede almacenar energía?

6. ¿Bajo los resultados obtenidos, es posible concluir que los dieléctricos utilizados son medios lineales?

7. ¿Qué se observó al conectar el diodo led a los diferentes condensadores?

8. ¿Qué relación existe entre el tiempo de relajación τ y la capacitancia de los condensadores electrolíticosradiales?

PRÁCTICA 4

RELACIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Objetivos generales

1. Determinar la dependencia funcional de la corriente en un circuito respecto a la diferencia de potenciala través del elemento resistivo. Establecer el parámetro de proporcionalidad en dicha dependencia.

2. Estudiar la resistencia equivalente de combinaciones de resistencias en serie y en paralelo.


1. Ley de Ohm microscópica y macroscópica.

2. Resistividad.

3. Resistencias eléctricas, equivalentes y sus características.

4. Funcionamiento del voltímetro.

5. Funcionamiento del amperímetro.

6. Funcionamiento del protoboard.

7. Propagación de errores en mediciones.


4.2.1 Materiales

• Resistencias.

• Protoboard (Placa de pruebas).


• Multímetro.

• Cables para conexión.

4.2.2 Experimento

Montaje

1. Comprobar el funcionamiento del protoboard.

2. Escoger un juego de resistencias para los experimentos.

3. Conectar el protoboard a la fuente DC.

33

34 Práctica 4

Procedimiento• Experimento 1

1. Colocar la fuente DC con diferentes voltajes.2. Armar el circuito de la Figura 4.1: a.3. Anotar los valores de las resistencias y voltajes.4. Medir voltajes y corrientes en la(s) resistencias.5. Armar los circuitos de las Figuras 4.1: b, c, d y repetir los numerales anteriores.

• Experimento 2

1. Ensamblar un circuito simple con una resistencia de valor desconocido.2. Variar el voltaje de la fuente con un paso de 1[V ] de 0[V] a 10[V].3. Medir el incremento de la corriente conforme varia el potencial.

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4.1: Circuitos a implementar.


1. ¿Bajo qué condiciones se cumple la Ley de Ohm macroscópica?

2. ¿Las resistencias estudiadas pueden ser consideradas como conductores lineales óhmicos?

3. ¿Existe una relación directa de proporción entre el voltaje y la corriente?

4. ¿Qué cambia cuando se modifica la escala de medición del multímetro?

5. ¿En qué escala es posible disminuir la incertidumbre?

6. ¿Cuál escala es recomendable para medir 5[V] en un multímetro, 200[V] o 10[V]?

7. ¿Qué es un cortocircuito?

8. ¿Qué significa puentear un elemento en un circuito?

PRÁCTICA 5

CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR

Objetivos generales1. Determinar la dependencia funcional del voltaje respecto al tiempo en un circuito RC para carga y

descarga del capacitor.

2. Determinar las dependencias funcionales de la carga y corriente respecto al tiempo en un circuito RCpara caga y descarga del capacitor.

3. Establecer el tiempo de relajación de un circuito RC.


1. Funcionamiento del Osciloscopio (siglent SDS 1202DL).

2. Circuito RC en carga y descarga (Deducción de ecuaciones diferenciales y solución).

3. Tiempo de relajación τ de un circuito RC.

4. Estado estable de un circuito RC.


5.2.1 Materiales• Osciloscopio.

• Protoboard.

• Resistencias: Una del orden de los kΩ y otradel orden de los MΩ.

• Capacitor Electrolítico.


• Multímetro.

• Flash memory de 2GB (Debe traer el estudiante).

Montaje1. Armar el circuito de la Figura 5.1:

Figura 5.1: Esquema del montajeexperimental.

Figura 5.2: Montaje experimentalpara carga y descarga del capacitor.

35

36 Práctica 5

2. Conectar el amperímetro entre la resistencia y el capacitor.

3. Conectar el voltímetro en los terminales del capacitor.

4. Verificar la punta de prueba del Osciloscopio.

5. Configurar el cuadro de tiempo del osciloscopio a una escala que permita una mejor apreciación.

6. Conectar la sonda de prueba del osciloscopio al capacitor (Lagarto en la terminal negativa).

7. Configurar la fuente DC a 12V.

Procedimiento

• Carga del capacitor:

1. Colocar el switch en la posición 1 para empezar la carga del capacitor.2. Obtener la función voltaje vs tiempo del osciloscopio tanto en el capacitor como en la resistencia

(fig 5.3).3. Tomar datos cada 10 segundos.

Figura 5.3: Gráfico Voltaje vs tiempo para carga del capacitor (osciloscopio).

• Descarga del Capacitor

1. Cargar previamente el capacitor.2. Descargar el capacitor cambiando la posición del switch.3. Obtener la función voltaje vs tiempo del osciloscopio tanto en el capacitor como en la resistencia

(fig 5.4).4. Grabar los valores del voltaje respecto al tiempo registrados por el osciloscopio en la flash

memory.5. Repetir el proceso para la segunda resistencia.6. Repetir el procedimiento, pero esta vez con el osciloscopio conectado a la resistencia de orden

de kΩ.

Figura 5.4: Gráfico Voltaje vs tiempo para descarga del capacitor (osciloscopio).

CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR 37


1. ¿Cuál es el valor del tiempo de relajación?

2. ¿Cuál es el comportamiento obtenido para la carga y descarga del condensador?

3. ¿Cómo conectará dos capacitores adicionales si se desea aumentar la capacitancia del circuito?

4. ¿Las magnitudes corriente, carga y voltaje presentan relación con el tiempo de relajación, la resistenciay el condensador utilizados?

5. ¿Qué función mostraría el osciloscopio si se conecta a éste un capacitor cargado?

PRÁCTICA 6

CAMPO MAGNÉTICO

Objetivos generales

1. Observar la forma que tienen las líneas del campo magnético de los imanes.

2. Verificar la forma de las líneas de campo magnético en la superficie de la tierra.

3. Estudiar el campo magnético creado por imanes en diferentes configuraciones.


1. Campo magnético.

2. Dipolo magnético.

3. Momento dipolar magnético.

4. Naturaleza y tipos de materiales magnetizables (Susceptibilidad magnética).

5. Imanes.

6. El campo magnético de la Tierra.

7. Potencial vectorial asociado al campo magnético.

8. The search for magnetic monopoles.

9. Amazing magnetic balls.

10. Funcionamiento del Teslómetro (PHYWE).


6.2.1 Materiales

• Imanes.

• Salpicadera con limaduras de hierro.

• Brújula de bolsillo.

• Varillas de alambre de hierro entallado.

• Sensor de campo magnético.

• Esfera terrestre.

• Lámina de vidrio.

• Varillas de todo tipo de material.

• Papel milimetrado.

39

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40 Práctica 6

Montaje

• Experimento 1

– Ubicar un imán en la mesa y sobre éste añadir la lámina de vidrio. Quitar la tapa de cierre dela salpicadera y poner la tapa con orificios. Colocar una hoja de papel sobre el vidrio y verterlas limaduras de hierro sobre la hoja de papel milimetrado. Nota: Después del experimentodepositar las limaduras en la salpicadera sin derramar el polvo.

• Experimentos 2-5

– Diseñar el montaje necesario para cumplir con los objetivos del experimento.

Procedimiento

• Experimento 1.

– Golpear la mesa suavemente hasta que las limaduras se alineen con el campo magnético gene-rado por el o los imanes dependiendo de la configuración (Fig. 6.1).

– Dibujar en la hoja las líneas de campo magnético generado, luego sobre éstas escoger arbitra-riamente una cantidad necesaria de puntos para su posterior análisis.

– Colocar el sensor de campo magnético sobre los puntos marcados con anterioridad y medir elcampo magnético procurando colocar el sensor tangencialmente al campo que se forma con laslimaduras de hierro.

– Ubicar debajo del vidrio dos imanes en configuración serie y repetir los incisos anteriores.– Acto seguido cambiar la configuración de los imanes a paralelo y repetir los incisos anteriores.

Figura 6.1: Líneas de campo magnético.

• Experimento 2

– Una vez verificado que la varilla de hierro entallado es un material magnetizable frotar con elimán de arriba hacia abajo durante aproximadamente 1 min; acto seguido acercar cualquiermaterial magnetizable.

• Experimento 3.

– Acercar suavemente los dos imanes entre si hasta que se produzca algún fenómeno físico. Girar180 grados a uno de los imanes y repetir el experimento.

• Experimento 4

– Acercar el imán sobre las varillas de distintos materiales y determine que materiales son mag-netizables y cuales no.

CAMPO MAGNÉTICO 41

• Experimento 5

– Observar el efecto de la brújula en la cercanía de un teléfono celular.– Tomar la brújula de bolsillo y desplazar en la vecindad de la esfera, observando los cambios en

la orientación de la aguja.– Tomar el imán 1 mostrado en la figura 6.2 y repetir el inciso anterior.

Figura 6.2: Experimento 5.


1. ¿Cuáles son las características que describen a un material desde el punto de vista magnético?

2. ¿Es posible tener un campo electromagnético a partir de los materiales utilizados?

3. ¿Cómo interactúan dos imanes?

4. ¿Las líneas de campo magnético observadas en las distintas configuraciones sugieren que éstas tienenun inicio y un fin o son cerradas?

5. ¿La intensidad del campo magnético aumenta o disminuye acorde la configuración de los imanes?

6. ¿Qué forma tiene el campo magnético terrestre? ¿Se puede aproximar por un dipolo perfecto?

7. ¿Cuáles son las semejanzas y diferencias entre campo eléctrico y campo magnético?

PRÁCTICA 7

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE DIPOLOSMAGNÉTICOS

Objetivos generales

1. Observar la fuerza magnética que se produce sobre un cable que lleva corriente.

2. Estudiar la fuerza que actúa sobre un dipolo magnético.

3. Entender los principios físicos ligados al funcionamiento de motores.


1. Momento dipolar magnético.

2. Fuerza sobre un dipolo magnético sobre un campo magnético.

3. Fuerza magnética sobre un cable que lleva una corriente.

4. Generadores eléctricos.


7.2.1 Materiales• Protoboard.

• Switch.

• Imán.

• 2 Bobinas.

• Núcleo de hierro en U.

• Porta lámpara.

• Lámparas de 2.2 V y de 6 V.

• Cables de conexión.

• Motor para experimentos.

• Fuente de voltaje DC.

Montaje

• Experimento 1

1. Conectar la bobina de Helmhotz a la fuente DC.

2. Sujetar un imán rectangular en el centro de la parte superior de la bobina de Helmhotz.

3. Colocar una esponja o franelas en la base de la Bobina de Helmhotz para evitar que el imán serompa al soltarlo.

• Experimento 2

43

44 Práctica 7

1. Conectar la fuente DC a una bobina.

• Experimento 3

1. Formar varias espiras enrollando un cable.

2. Conectar el cable enrollado a la fuente DC a 5 Amperios.

3. Conectar la bobina de Helmhotz a la Fuente DC a 2 Amperios.

4. Con el apoyo de un pie estativo y nueces, sujetar las espiras en el centro de la bobina deHelmhotz.

• Experimento 4

1. Colocar un imán sobre el motor.

2. Conectar el motor al canal 1 de la fuente DC (Figura 7.1).

• Experimento 5

1. Colocar una bobina en cada extremo del núcleo de hierro en U.

2. Colocar el núcleo de hierro en U sobre el motor.

3. Conectar el motor al canal 1 de la fuente DC.

4. Conectar en serie las dos bobinas al canal 2 de la fuente DC(Figura 7.2).

Figura 7.1: Motor con un imán rectangular. Figura 7.2: Motor con un campo magnéticogenerado por bobinas.

• Experimento 6

1. Colocar una bobina en cada extremo del núcleo de hierro en U.

2. Colocar el núcleo de hierro en U sobre el motor.

3. Conectar el motor al canal 1 de la fuente DC.

4. Conectar las dos bobinas, en serie, al canal 2 de la fuente DC (Figura 7.3.a).

5. Ensamblar el circuito de la Figura 7.3.c con el switch en la posición indicada.

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE DIPOLOS MAGNÉTICOS 45

a) b)

c) d)

Figura 7.3: Experimento 3

Procedimiento

• Experimento 1

1. Encender la fuente DC con 2 Amperios de corriente.

2. Soltar el imán y observar su trayectoria.

*Nota: No dejar que el imán golpee contra la mesa porque se puede romper.

• Experimento 2

1. Encender la fuente DC al máximo de corriente permitido por la bobina.

2. Sujetar con los dedos un imán pequeño en los bordes de la bobina.

3. Estudiar la fuerza que es ejercida sobre el imán en diferentes lugares de la bobina.

4. Soltar el imán y observar su movimiento posterior

• Experimento 3

1. Encender la Fuente DC.

2. Observar lo que ocurre en la espira.

• Experimento 4

1. Armar el esquema de la figura 7.1.2. Colocar el rotor del motor en posición horizontal.3. Encender la fuente DC a 3V.4. Girar levemente con la mano el rotor.5. Colocar el rotor en posición vertical.6. Encender la fuente DC a 3V.7. Volver a accionar el motor comenzando en una posición vertical incrementando desde 0V hasta

8V.8. Retirar el imán cuando el voltaje de la fuente DC es 8V.9. Colocar el imán nuevamente pero con la polaridad opuesta.

46 Práctica 7

10. Encender la fuente DC a 3V.11. Cambiar el sentido de circulación de corriente en el motor.12. Encender la fuente DC a 3V.

• Experimento 5

1. Colocar el rotor en posición vertical.2. Encender el canal 1 con una salida de 3V.3. Encender el canal 2 a una corriente de 0.05 A.4. Incrementar la corriente del canal 2 en pasos de 0.05 A hasta 0.5 A.

• Experimento 6

1. Colocar el rotor en posición vertical.2. Encender el canal 1 a 8V.3. Encender el canal 2 a 0.5 A.4. Accionar el switch.5. Anotar lo observado en la lámpara.6. Conectar una lámpara de 6V en serie con el motor (figura 7.3.b correspondiente al circuito de

la figura 7.3.d).7. Encender el canal 1 a 5 V.8. Encender el canal 2 a 0.2 A.9. Anotar lo observado.

Nota: Apagar la fuente antes de ensamblar una nueva configuración en cada experimento y asegurarse queel conmutador esté en contacto con el rotor antes de encender la fuente de nuevo. En caso de ser necesario,presionar con una punta el eje del rotor por el lado contrario al conmutador.


1. ¿En qué condiciones la fuerza sobre un dipolo magnético es máxima, mínima, constante?

2. ¿Qué ocurre con el motor cuando el rotor comienza en la posición horizontal?

3. Explique por qué al mover levemente el rotor, este comienza a girar.

4. ¿Qué ocurre al intercambiar la posición de los polos en el imán?

5. ¿Qué ocurre al cambiar el sentido de la corriente en el motor?

6. ¿Por qué un núcleo en U de hierro con dos bobinas genera el mismo efecto que un imán rectangular?

7. Explique los cambios en la velocidad de rotación entre las diferentes configuraciones analizadas conbase en el torque, generado por la fuerza magnética, sobre el rotor.

8. ¿Por qué se enciende la lámpara al no estar conectada a una fuente de voltaje? Describa la intensidadde la luz observada.

9. ¿Por qué al incrementar el voltaje de funcionamiento del motor aumenta su velocidad de rotación?

10. ¿Por qué al incrementar la corriente en las bobinas, incrementa la velocidad de rotación del motor?

11. Describa y explique el fenómeno que se observa al conectar el motor en serie con una lámpara.

12. ¿Puede el campo magnético creado por un imán ser representado por el el campo magnético de unaespira que transporta corriente?

PRÁCTICA 8

CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNSOLENOIDE

Objetivos generales

1. Verificar la ley de Biot-Savart.

2. Determinar la dependencia funcional que existe entre el campo magnético y las dimensiones de uninductor.


1. Ley de Ampere.

2. Ley de Biot-Savart.

3. Campo magnético en un inductor.

4. Bobina de Helmhotz.

5. Densidad de corriente eléctrica.

6. Demonstrations of magnetic phenomena: measuring the air permeability using tablets.


8.2.1 Materiales• Banco estativo.

• Regla graduada.

• Nuez doble.

• Pinza universal.

• Pie estativo.

• Varillas metálicas.

• Soporte móvil.

• Multímetro digital.

• Bobinas.


• Teslámetro.


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48 Práctica 8

Montaje

1. Armar el arreglo experimental como se muestra en la Figura 8.1.

Figura 8.1: Montaje experimental - Ley de Biot-Savart.

Precaución: Tomar en cuenta que los valores de corriente no sobrepasen el valor máximo de corrienteproporcionado por el fabricante del inductor.

Procedimiento

1. Configurar la fuente a la escala de amperaje máxima proporcionada por el fabricante del inductor.

2. Medir el valor del campo magnético en diferentes puntos del mismo, haciendo énfasis en el centro ylos extremos.

3. Repetir los incisos anteriores con diferentes valores de corriente.

4. Cambiar la bobina por otra de dimensiones diferentes y repetir el procedimiento descrito anterior-mente.


1. ¿Se verifica la ley de Biot-Savart para las bobinas usadas?

2. ¿Es posible determinar la magnitud de la corriente a partir de los valores registrados?

3. ¿Es el valor del campo magnético en el centro del inductor proporcional al número de espiras?

4. Si se hubiera medido el campo en otro punto distinto del centro de la bobina, ¿Sería el campo tambiénproporcional a la intensidad y al número de vueltas?

5. ¿Presenta alguna influencia en los datos obtenidos la geometría del inductor?

6. Si se pide diseñar una bobina en cuyo interior el campo sea exactamente de 1T, ¿qué característicasle daría? ¿Podría generar con ella campos distintos de 1T?

7. ¿Es posible generar un campo magnético uniforme con las bobinas utilizadas?

8. ¿Qué condiciones debe cumplir un inductor para que el campo magnético generado sea constante?

9. ¿Existe campo magnético en la periferia de la bobina? ¿Cuál es su magnitud?

PRÁCTICA 9

LEY DE LENZ Y APLICACIONES

Objetivos generales

1. Observar la dependencia funcional entre la fem inducida y la variación temporal de flujo de campomagnético.

2. Examinar maneras de inducir una tensión eléctrica.

3. Ensamblar un modelo simple de generador de corriente alterna.

4. Comprender el funcionamiento de un electroimán y sus aplicaciones.


1. Ley de Faraday: Ley de Lenz.

2. Electroimán.

3. Corriente Alterna.

4. Timbres eléctricos.


9.2.1 Materiales• Protoboard.

• Inductores.

• Núcleo de hierro en U y horizontal.

• Galvanómetro de alta precisión.


• Multímetro.

• Fuente de alimentación AC/DC.

• Interruptor.

• Bobina de Helmholtz.

• Soportes universales.

• Campana de timbre.

• Martillo de timbre.

• Imán de barra horizontal.

• Vástago de rotación.

• Porta lámpara.

• Osciloscopio.

49

50 Práctica 9

Montaje• Experimento 1:

a Montar el circuito de la Figura 9.1.b Montar la bobina en un núcleo de hierro en forma de U y cerrar el circuito con otro núcleo de

barra horizontal (Figura 9.2.)c Montar la bobina en un núcleo de hierro en forma de U y colocar un imán rotatorio (Figura

9.3.)d Montar el circuito de la Figura 9.5.e Montar el circuito de la Figura 9.5.

• Experimento 2:

– Ensamblar un generador de corriente según el montaje de la figura 9.6.

• Experimento 3:

– Armar un timbre de acuerdo al circuito de la Figura 9.7.

Figura 9.1: Detección de la direcciónde la fem inducida.

Figura 9.2: Efectos de inducción concorriente DC Y AC.

Figura 9.3: Efectos de inducción con imánrotatorio

Figura 9.4: Inducción magnética en dos bo-binas.

Figura 9.5: Inducción de corriente al variar lasuperficie del conductor en presencia de campo

magnético.

Figura 9.6: Encendido de un diodo ledusando corriente alterna.

LEY DE LENZ Y APLICACIONES 51

Figura 9.7: Esquema de un timbre eléctrico.

Procedimiento

• Experimento 1 a

1. Introducir el imán en forma horizontal en el Inductor.2. Observar el movimiento de la aguja del galvanómetro.3. Repetir el inciso anterior con otro Inductor.

• Experimento 1 b

1. Conectar el inductor a la fuente de voltaje DC.2. Repetir el inciso anterior con una fuente AC.

• Experimento 1 c

1. Conectar el inductor al osciloscopio.

2. Hacer rotar el imán con diferentes velocidades y observar los resultados en el osciloscopio.

• Experimento 1 d

1. Acercar los inductores de manera que se encuentren paralelamente.2. Encender la fuente y luego conectar el interruptor.3. Observar lo que sucede con la aguja del galvanómetro.4. Apagar la fuente.5. Introducir el núcleo de hierro horizontal por el centro de los inductores y repetir los incisos

anteriores.6. Introducir el núcleo de U en el centro de los inductores y repetir los incisos anteriores.

• Experimento 1 e

1. Utilizar la bobina de Helmholtz para crear un campo magnético uniforme.

2. Introducir el circuito de la figura 9.5 en el campo magnético generado.

3. Deslizar la barra móvil de modo que el area que abarca el circuito disminuya y observar losresultados en el amperímetro.

4. Repetir el inciso anterior aumentando el área que abarca el circuito.

• Experimento 2

1. Girar el imán y observar el portalámparas.

52 Práctica 9

2. Obtener la función del osciloscopio voltaje vs tiempo (figura 9.8).3. Añadir otra bobina en el hierro dulce conectandola en serie y después en paralelo con la primera

bobina.4. Obtener la función del osciloscopio voltaje vs tiempo (figura 9.8).

• Experimento 3

1. Cerrar el interruptor y colocar la campana de tal manera que sea golpeada por el martillo.2. Cerrar y abrir el interruptor varias veces observando lo que sucede.

Figura 9.8: Función voltaje vs tiempo para la fem inducida por un imán giratorio.


1. ¿En qué sentido se mueven las cargas al inducir el campo con el imán en el inductor?

2. ¿En qué sentido se mueven las cargas en el núcleo de hierro?

3. ¿Por qué al usar corriente continua se forman polos en el núcleo en forma de U?

4. ¿Por qué al colocar en un núcleo de hierro en forma de U existe inducción?

5. ¿Por qué cuando se coloca el núcleo de hierro en forma de cuadrado éste queda fijamente unido inclusodespués de cortar el flujo de corriente?

6. ¿Existe inducción de una bobina a otra bobina usando un núcleo cuadrangular de hierro al colocarcorriente continua?

7. ¿Por qué se produce la inversión de la fem inducida en los imanes?

8. ¿Qué diferencias se registraron en las lecturas al añadir un núcleo de hierro y después girar el imán?

9. ¿Por qué un instrumento diseñado para medir corriente directa no se puede utilizar para medicionesen un circuito de corriente alterna?

10. ¿Por qué el diodo led se enciende de manera intermitente y no de forma continua?

11. ¿En qué se basa el funcionamiento de un timbre eléctrico?

12. ¿Es posible operar un timbre eléctrico con corriente alterna?

13. ¿Qué aplicaciones presenta el electroimán?

14. ¿Qué pasa con la amplitud del voltaje medido en el diodo?

PRÁCTICA 10

CORRIENTE ALTERNA Y TRANSFORMADORES

Objetivos generales

1. Determinar la dependencia de la impedancia resistiva, capacitiva e inductiva respecto a la frecuenciaen un circuito AC.

2. Estudiar el comportamiento de la corriente en un circuito RLC en la vecindad de la frecuencia deresonancia.

3. Estudiar la diferencia de fase entre el voltaje de los diferentes elementos (resistor, capacitor e inductor)en circuitos AC.

4. Estudiar el funcionamiento de un transformador.


1. Corriente Alterna.

2. Impedancia.

3. Frecuencia de Resonancia en un circuito RLC.

4. Transformadores de voltaje.

5. Tipos de transformadores.

6. Eficiencia de un circuito eléctrico.


10.2.1 Materiales

• Bobinas de diferente número de espiras.

• Núcleo de hierro en U y horizontal.


• Dos multímetros.

• Generador de funciones.

• Sensor Cassy 2.

• Un inductor de 3H y uno de 50mH.

• Una resistencia de 47Ω y una de 100Ω.

• Un capacitor de 470µF y uno de 47nF .

• Un ordenador.

53

54 Práctica 10

Montaje Experimento 1

1. Armar un circuito simple entre el generador de funciones y un capacitor de 470µF (Ver Figura 10.1a)). La sonda del generador de funciones debe estar conectada a Output.

2. Utilizar la Entrada A del Cassy 2 como un amperímetro y la Entrada B como un voltímetro.

3. Conectar el Sensor Cassy 2 con su cargador.

Figura 10.1: Esquema de los circuitos a emplearse para estudiar la impedancia capacitiva,inductiva y resistiva.

.

Experimento 2

1. Conectar el generador de funciones con una resistencia de47Ω, un capacitor de 47nF y un inductor de 50mH enserie (Ver Figura 10.2).

2. Utilizar la Entrada A del Cassy 2 como un amperímetro.

3. Conectar el sensor Cassy 2 con su cargador.

Experimento 3

1. Conectar el generador de funciones a una resistencia de47Ω y un inductor de 3H en serie (Ver Figura 10.3 a)).

2. Utilizar la Entrada A del Cassy 2 como un voltímetro parala resistencia y la Entrada B como un voltímetro para elinductor asegurándose que el común de los dos voltímetrosse conecte al punto común de los dos elementos.

3. Conectar el sensor Cassy 2 con su cargador.

Figura 10.2: Esquema delcircuito RLC para estudiar

la resonancia.

Figura 10.3: Esquema de los circuitos a emplearse para estudiar la diferencia de fases.

Experimento 4

1. Armar el circuito tal como se muestra en la Figura 10.4 (Con bobinas de igual número de espiras).

2. El núcleo horizontal debe estar correctamente alineado al núcleo en U.

CORRIENTE ALTERNA Y TRANSFORMADORES 55

3. Conectar un voltímetro en paralelo al inductor primario.

4. Conectar un voltímetro en paralelo al inductor secundario.

5. Conectar el generador de funciones al inductor primario.

Figura 10.4: Esquema de montaje de un transfor-mador.

Figura 10.5: Principios de construcciónde un transformador.

Precauciones

• Tomar en cuenta que los valores de corriente no sobrepasen el valor máximo de corriente proporcionadopor el fabricante del inductor -primario y secundario- en cada caso a estudiar.

• Seleccionar una escala adecuada en el multímetro.

Procedimiento Experimento 1

1. Abrir el software Cassy Lab 2.

2. Seleccionar la Entrada A y Entrada B en la ventana que se abre.

3. En la pestaña de Ajustes configurar la corriente en un Rango de -0.3A..0.3A, seleccionar Valoresinstantáneos y un Intervalo de 500µs.

4. En la pestaña de Ajustes, para el voltaje seleccionar Valores efectivos sobre 10000[ms] y configurarun Rango de 0V.,21V .

5. En la pestaña ajustes, dar click en Representaciones, Estándar, UB1 y en la lista desplegable bajoEje Y seleccionar Inactivo.

6. Encender el generador de funciones.

7. Configurar la frecuencia del generador de funciones a 0,2[Hz].

8. Configurar la amplitud del generador de funciones al máximo.

9. Iniciar la medición en el Software Cassy Lab 2 dando click sobre el ícono del cronómetro.

10. Cada 10s incrementar la frecuencia del generador de funciones en pasos de 0,1Hz hasta llegar a 2Hz.

11. Registrar el voltaje marcado y verificar que se mantenga constante durante toda la medición.

12. Apagar el generador de funciones.

13. Detener la medición en el momento que se observe que la corriente baja a cero en la gráfica.

14. Exportar los datos en formato .txt. Los pasos del 15-18 son una sugerencia para el análisis de datos.Debesn ser realizados posterior a la práctica.

15. Desactivar la cuadrícula.

16. Dar click derecho sobre el gráfico, seleccionar Pegar marcas y escoger Recta horizontal.

17. Colocar la recta horizontal sobre el pico de la medición para cada frecuencia y registrar su valor.

18. Con esta herramienta, construir una tabla con datos de frecuencia frente a amplitud de corriente.

19. Repetir los pasos del 1 al 18 con un inductor de 3H en lugar del capacitor(Ver Figura 10.1 b)). Paraesta medición, trabajar con frecuencias desde 10Hz hasta 180Hz en pasos de 10Hz. Además la escalade visualización de la corriente debe ser modificada a -0.03A..0.03A.

56 Práctica 10

20. Repetir los pasos del 1 al 18 con una resistencia de 100Ω en lugar del capacitor (Ver Figura 10.1c)). Para esta medición, trabajar con las frecuencias empleadas tanto para el capacitor como para elinductor.

Experimento 2


2. Seleccionar la Entrada A en la ventana que se abre.

3. En la pestaña de Ajustes seleccionar corriente IA1 y en el rango de medición seleccionar valoresefectivos sobre 1000ms.


5. Configurar la frecuencia del generador de funciones a 2,5[KHz].


7. Registrar la corriente mostrada en una ventana por el software Cassy Lab 2.

8. Tomar datos de la corriente a medida que se incrementa la frecuencia en pasos de 0,05KHz hasta4,3[KHz].

Experimento 3


2. Seleccionar la Entrada A y Entrada B en la ventana que se abre.

3. En la pestaña de Ajustes configurar el voltaje A para un intervalo de 50µs y un tiempo de 0,1s.

4. En la pestaña Ajustes, dar click en Calculadora, Fórmula, Nuevo, y en el cuadro de texto escribir-UB1.

5. En la pestaña Ajustes, dar click en Representaciones, Estándar, UB1 y en la lista desplegable abajode Eje Y seleccionar inactivo.


7. Configurar la frecuencia del generador de funciones a 60[Hz].


9. Iniciar la medición en el Software Cassy Lab 2 dando click sobre el ícono del cronómetro.

10. Apagar el generador de funciones.

11. Dar click derecho y con la ayuda de la herramienta visualizar coordenadas, estudiar la diferencia defases entre las corrientes de los dos elementos.

12. Repetir los pasos del 1 al 11 con un capacitor de 470µF en lugar de la resistencia (Ver Figura 10.3b)).

13. Repetir los pasos del 1 al 11 con una resistencia de 47Ω en lugar del inductor (Ver Figura 10.3 c).

Experimento 4

1. Asegurarse que la amplitud del generador de funciones esté en cero y encenderlo.

2. Regular la frecuencia a 60Hz.

3. Registrar 10 veces el voltaje primario y secundario incrementando levemente la amplitud del voltajeen cada toma de datos.

4. Repetir los pasos del 1 al 3 colocando las bobinas de 400 espiras en el circuito primario y 1600 espirasen el circuito secundario, y viceversa.


1. ¿Cómo se determina la impedancia de una resistencia, capacitor e inductancia?

2. ¿Cuál es la dependencia de la corriente con la frecuencia, en un circuito AC, para cada elementoestudiado (inductor, resistencia y capacitor)?

CORRIENTE ALTERNA Y TRANSFORMADORES 57

3. ¿Cuál es el comportamiento de la corriente en un circuito RLC en la vecindad de la frecuencia deresonancia?

4. ¿Por qué se trabaja en distintos rangos de frecuencia para el capacitor y para el inductor?

5. ¿Cuál es la diferencia de fase que existe entre los elementos (resistor, capacitor e inductor) en circuitosAC?

6. ¿En qué influye la frecuencia en la ley de Ohm?

7. ¿Cuál es la dependencia funcional entre el voltaje de entrada y salida de un transformador con elnúmero de vueltas de los bobinandos?

8. ¿Se verifica la ley para la potencia de entrada y salida?

9. ¿Cuáles son las fuentes de pérdida de energía en un transformador?

10. ¿Cuál es el rendimiento máximo posible para un par específico de inductores?

11. ¿Cuál es el rendimiento de los transformadores diseñados?

Parte III

PROBLEMAS DELABORATORIO

59

61

Indicaciones

• Se dispondrá de un máximo de dos horas para obtener los datos necesarios que permitirán establecerconclusiones satisfactorias sobre el problema planteado.

• Los instrumentos necesarios para realizar la correcta toma de datos podrán ser solicitados al instructorcorrespondiente.

• Queda determinantemente prohibido la utilización de cualquier tipo de aparato electrónico o elementofísico que pueda proporcionar información durante el transcurso de la práctica.

1.1 Solenoide

1.1.1 ObjetivoDeterminar las características de los fenómenos electromagnéticos que ocurren en la vecindad de un solenoidepor el cual pasa una corriente i

1.1.2 Factores a analizar:Magnitud del campo magnético en la vecindad de un solenoide dependiendo de:

• El material del corazón.

• La corriente en el circuito.

• La distancia.

• El tiempo.

• La cantidad de espiras.

• El diámetro del alambre de bobinado.

1.2 Capacitores

1.2.1 ObjetivoDeterminar las propiedades de diferentes materiales dieléctricos ubicados entre las placas de un capacitor.

1.2.2 Factores a analizar:• Capacitancia.

• Área.

• Distancia entre las placas.

• Permitividad eléctrica del medio.

• Rigidez dieléctrica.

1.3 Efecto Joule

1.3.1 ObjetivoDeterminar las características del efecto Joule-Lenz en un resistor mediante la utilización de líquidos.

62 Práctica 10

1.3.2 Factores a analizar:• Corriente.

• Voltaje.

• Potencia.

• Resistencia.

• Capacidad calorífica.

• Conductividad térmica.

1.3 Ley de Faraday

1.3.1 ObjetivoDeterminar las características de la FEM inducida en una espira.

1.3.2 Factores a Analizar• Corriente

• Voltaje

• Potencia

CODIFICACIÓN DEL REGLAMENTO DELSISTEMA DE ESTUDIOS DE LAS CARRERAS DEFORMACIÓN PROFESIONAL Y POSGRADO

TÍTULO V. DE LA GESTIÓN ACADÉMICA

CAPÍTULO I. DE LA EVALUACIÓN Y APROBACIÓN DE ASIG-NATURAS

Art. 42.- Los profesores otorgarán a cada estudiante dos calificaciones correspondientes a los resultadosobtenidos a través de los eventos de evaluación continua propuestos en la planificación semestral por asigna-tura, una en la mitad del período lectivo y otra al final del mismo, conforme al calendario académico. Cadacalificación será sobre diez puntos y se podrá pasar hasta con un decimal.

Ningún evento de evaluación tendrá una valoración superior al 40% de cada calificación. Dentro delas fechas indicadas en el calendario académico, cada profesor ingresará las calificaciones en el SAEW. Alfinal del semestre deberá entregar un reporte impreso de las mismas en la secretaría de la unidad académicacorrespondiente.

Art. 43.- Los estudiantes que alcancen 14 puntos o más en la suma de las dos calificaciones seránexonerados del examen final y aprobarán la asignatura. La calificación de aprobación será igual a dicha sumamultiplicada por dos, sobre 40 puntos, en números enteros.

Art. 44.- Los estudiantes de las carreras de ingeniería, ciencias o tecnólogos que no alcancen 14 puntos,pero que tengan por lo menos 9 puntos en la suma de las dos calificaciones, deberán rendir un examen finalsobre 20 puntos, para completar un mínimo de 24 puntos para aprobar la asignatura. En cualquier caso, lacalificación mínima del examen final debe ser de 12 puntos.

Art. 46.- Para aprobar asignaturas de las carreras de ingeniería, ciencias o tecnólogos que consistan ex-clusivamente de prácticas de laboratorio, es necesario realizar todas las prácticas de laboratorio programadaspara el período y alcanzar como mínimo 24 puntos sobre 40.

Art. 47.- Para asignaturas que tengan integradas componentes de teoría y prácticas de laboratorio,en la planificación semestral por asignaturas el profesor establecerá los porcentajes de ponderación con losque aportará cada componente a la calificación. El profesor de la asignatura realizará la integración de lacalificación. En todo caso, para aprobar la asignatura se requiere haber realizado, al menos, el 80% de todaslas prácticas de laboratorio programadas y obtener la calificación global mínima de 24 puntos sobre 40, parael caso de las carreras de tercer nivel y tecnologías, y de 28 puntos sobre 40, para el caso de los programasde postgrado.

Art. 48.- Es obligación del profesor dar a conocer a los estudiantes las calificaciones y revisar losdocumentos de evaluación escritos o digitales, antes de ingresar las calificaciones al SAEW.

63


Art. 49.- Los profesores, en caso de error en la calificación o demora en su entrega, deberán solicitaral Decano de la Facultad, al Director del Instituto Superior Tecnológico o al Coordinador de los Cursos deNivelación, según el caso, la rectificación de la calificación o la autorización para el ingreso tardío, explicandoel motivo correspondiente.

El tiempo máximo para la rectificación de calificaciones será de cinco días laborables contados a partirde la fecha del cierre informático del SAEW. Luego de este cierre, las solicitudes de rectificación o de ingresotardío de calificaciones deberán ir dirigidas al Vicerrector, quien resolverá lo pertinente.

Art. 50.- Los profesores podrán devolver a los estudiantes los instrumentos de evaluación escritosdespués de 15 días de ingresada la calificación correspondiente al SAEW.

Art. 51.- Si un estudiante estimare que la calificación de un evento de evaluación escrito no es justa,podrá solicitar la recalificación del mismo, para lo cual presentará una solicitud al Decano de la Facultad, alDirector del Instituto Superior Tecnológico o al Coordinador de los Cursos de Nivelación, según corresponda,tendiente a conseguir la autorización respectiva y el señalamiento de dos profesores de áreas afines para queprocedan a la recalificación, entre los cuales no debe constar el profesor de la asignatura.

Esta solicitud solamente se podrá presentar dentro de los tres días laborables posteriores al ingreso de lacalificación al SAEW. Los profesores designados, en el plazo de dos días laborables de recibido el instrumentode evaluación, remitirán por separado al Decano de la Facultad, al Director del Instituto Superior Tecnológicoo al Coordinador de los Cursos de Nivelación, según el caso, los resultados de la recalificación. El Decanode Facultad, el Director del Instituto Superior Tecnológico o el Coordinador de los Cursos de Nivelación,determinará, mediante proveído, la nueva calificación como el promedio de las recalificaciones y entregarádicho documento a la Secretaría correspondiente para que se la registre.

CAPÍTULO IV. DE LA ASISTENCIA ESTUDIANTIL, JUSTIFI-CACIÓN Y SANCIONES.

Art. 61.- Los estudiantes deben asistir obligatoria y puntualmente a los eventos de evaluación y prác-ticas de laboratorio en las fechas establecidas; en caso de no hacerlo, deberán presentar al profesor de laasignatura una solicitud para rendir o cumplir con dichas actividades, adjuntando los documentos justificati-vos debidamente certificados por la Unidad de Bienestar Estudiantil y Social, dentro de los tres días laborablessiguientes a la fecha de terminación del motivo que impidió su asistencia. Las solicitudes presentadas fuerade este plazo serán negadas. Si la solicitud es justificada, el profesor fijará la fecha y hora para la realizaciónde los referidos eventos, sin sanción.

Art. 62.- Si el estudiante no justifica su inasistencia, el profesor aplicará una sanción equivalente al20% de la calificación obtenida en el evento o práctica de laboratorio. El plazo máximo para la recepciónde eventos de evaluación o prácticas de laboratorio atrasados sin justificación será de diez días laborablesdespués de la fecha inicial.

Art. 63.- Una vez cerrado el Sistema de Administración Estudiantil (SAEW), quienes deben autori-zar cualquier solicitud de examen atrasado son el Decano de Facultad, el Director del Instituto SuperiorTecnológico o el Jefe del Departamento de Formación Básica, según corresponda.

Facultad de Ciencias - Escuela Politécnica Nacional

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