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    Carga Eléctrica en Un Campo Electrico

    Cargado por

    Dayana Apaza
    Este documento describe una simulación del movimiento de una partícula cargada dentro de un campo eléctrico usando el software Modellus. Presenta las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniforme y parabólico de la partícula, y los pasos para configurar y ejecutar la simulación variando el campo eléctrico y observando los cambios en las trayectorias. El objetivo es comprender mejor el comportamiento de una carga eléctrica dentro de un campo eléctrico.

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    Carga Eléctrica en Un Campo Electrico

    Cargado por

    Dayana Apaza
    23 vistas4 páginas
    Este documento describe una simulación del movimiento de una partícula cargada dentro de un campo eléctrico usando el software Modellus. Presenta las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniforme y parabólico de la partícula, y los pasos para configurar y ejecutar la simulación variando el campo eléctrico y observando los cambios en las trayectorias. El objetivo es comprender mejor el comportamiento de una carga eléctrica dentro de un campo eléctrico.

    Descripción original:

    Laboratorio 2

    Título original

    CARGA ELÉCTRICA EN UN CAMPO ELECTRICO (1)

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    Este documento describe una simulación del movimiento de una partícula cargada dentro de un campo eléctrico usando el software Modellus. Presenta las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniforme y parabólico de la partícula, y los pasos para configurar y ejecutar la simulación variando el campo eléctrico y observando los cambios en las trayectorias. El objetivo es comprender mejor el comportamiento de una carga eléctrica dentro de un campo eléctrico.

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    Carga Eléctrica en Un Campo Electrico

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    Dayana Apaza
    Este documento describe una simulación del movimiento de una partícula cargada dentro de un campo eléctrico usando el software Modellus. Presenta las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniforme y parabólico de la partícula, y los pasos para configurar y ejecutar la simulación variando el campo eléctrico y observando los cambios en las trayectorias. El objetivo es comprender mejor el comportamiento de una carga eléctrica dentro de un campo eléctrico.

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    CARGA ELÉCTRICA EN UN CAMPO ELECTRICO

    1. OBJETIVOS
    Estudiar el comportamiento del movimiento de una carga dentro de un campo
    eléctrico como movimiento rectilíneo y como movimiento parabólico utilizando
    Modellus.

    2. FUNDAMENTO TEÓRICO

    Una partícula cargada que está en una región donde se sitúa un campo eléctrico,
    experimenta una fuerza igual al producto de su carga por la intensidad del campo
    eléctrico
    ���⃗𝑒𝑒 = 𝑞𝑞𝐸𝐸�⃗
    𝐹𝐹
    Se tiene en cuenta lo siguiente: si la carga es positiva, experimenta una fuerza en el
    sentido del campo, si la carga es negativa, experimenta una fuerza en sentido contrario
    al campo. Si el campo es uniforme, la fuerza es constante y también lo es, la
    aceleración.

    Después de haberse desplazado una determinada distancia y con un movimiento


    rectilíneo uniformemente variado se tiene:

    𝑞𝑞𝐸𝐸�⃗ 1
    𝑎𝑎 = ; 𝑣𝑣 = 𝑣𝑣𝑜𝑜 + 𝑎𝑎𝑎𝑎; 𝑥𝑥 = 𝑣𝑣𝑜𝑜 𝑡𝑡 + 𝑎𝑎𝑡𝑡 2
    𝑚𝑚 2

    Cuando se elimina el campo magnético, la partícula se mueve bajo la acción de la


    fuerza eléctrica en la región del condensador. Como la fuerza eléctrica constante tiene
    dirección del eje Y, y la partícula se mueve inicialmente a lo largo del eje X, las
    ecuaciones del movimiento de la partícula serán las del tiro parabólico (movimiento
    bajo la aceleración constante de la gravedad).
    𝑎𝑎𝑥𝑥 = 0; 𝑣𝑣𝑥𝑥 = 𝑣𝑣𝑜𝑜 ; 𝑥𝑥 = 𝑣𝑣𝑜𝑜 𝑡𝑡
    �⃗
    𝑞𝑞𝐸𝐸 1
    𝑎𝑎𝑦𝑦 = ; 𝑣𝑣𝑦𝑦 = 𝑎𝑎𝑦𝑦 𝑡𝑡; 𝑦𝑦 = 𝑎𝑎𝑦𝑦 𝑡𝑡 2
    𝑚𝑚 2
    Si L es la longitud del condensador, la desviación vertical y de la partícula al salir de sus
    placas será
    1 𝑞𝑞𝐸𝐸�⃗ 𝐿𝐿 2
    𝑦𝑦 = � �
    2 𝑚𝑚 𝑣𝑣𝑜𝑜
    Puede ocurrir que la partícula choque con las placas del capacitor. La posición x de
    impacto se calcula colocando y = d/2, siendo d la distancia entre las placas del capacitor.
    𝑚𝑚𝑚𝑚
    𝑥𝑥 = 𝑣𝑣𝑜𝑜 �
    𝑞𝑞𝐸𝐸�⃗

    3. SISTEMA DE EXPERIMENTACIÓN

    No MATERIAL CARACTERISTICAS
    1 Un computador o Laptop Con Windows instalado
    2 Software Modellus instalado Versión 4.01 o versión X
    3 Software Microsoft Excel o Minitab Instalado
    4. DESCRIPCION DE LA SIMULACIÓN

    El modelo matemático es:


    5. EJECUCION DE LA SIMULACIÓN

    Abrir el simulador Modellus.


    Se procede a ingresar los modelos matemáticos que interpretaran la simulación.
    Introducir los parámetros del experimento

    Insertar el gráfico de un campo eléctrico previamente diseñado.


    En el menú objetos insertar una partícula que tenga los valores de x e y, para simular el
    desplazamiento dentro del campo eléctrico.
    Insertar un vector enlazado a la partícula, que muestre la velocidad en x (vx), y la
    velocidad en y (vy).
    Insertar un segmento de línea para limitar el desplazamiento de la partícula.
    En la pestaña gráfico mostrar los valores de la velocidad en X e Y.
    Observar la simulación dando un clic en PLAY y registrar los valores que se indican en la
    tabla.
    Observar el grafico que representa la simulación de las velocidades
    Redactar las conclusiones y recomendaciones
    6. OBTENCIÓN DE DATOS DE LA SIMULACIÓN

    No t X[m] Y[m] E [N/C]


    1 0.1
    2 0.2
    3 0.3
    4 0.4
    …

    7. PROCESAMIENTO Y MODIFICACION DEL MODELO DE DATOS DE SIMULACIÓN


    Graficar los valores el desplazamiento x e y, en Modellus y luego llevar a excel y obtener
    el modelo matemático de la particula dentro de una campo eléctrico.
    Realizar el calculo analítico para el ejemplo anterior y verificar con la simulacion los
    resultados obtenidos.
    Modificar el valor del campo eléctrico a E=1200 [N/C], luego a E=2400 [N/C] y E=3300
    [N/C], explique el comportamiento de la partícula al variar el campo eléctrico.
    Calular la fuerza bajo la variación de campo eléctrico
    Si se cambia de partícula a un electron cual será el efecto en la simulación.

    8. CUESTIONARIO

    De acuerdo con las obtenidas al tener la misma velocidad, carga y masa, pero variando el
    campo el eléctrico, cuando es mayor el campo eléctrico, que sucede con las trayectorias x e y,
    aumentas disminuyen o se mantienen constantes
    En las gráficas del movimiento generado por la partícula bajo un campo eléctrico es similar al
    de un movimiento de caída libre.
    ¿A medida que se aumenta el campo eléctrico la aceleración aumenta o disminuye?

    9. CONCLUSIONES

    10. BIBLIOGRAFIA

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