diseño, construcción de una cubeta electrolítica y desarrollo de
Contents
1. 1 07 0 56 6 13 43 0 56 5 Fa 1 27 a 6 a 13 23 O F a 1 47 0 84 7 10 13 09 0S4 8 11 1 67 0 58 A 12 12 89 0 98 13 1 89 112 10 14 12 67 1 1 2 11 15 2 1 1 26 16 12 46 1 26 12 17 2 33 1 4 pl a 18 12 23 1 4 01234567 8 9 10611 12 13 14 13 2 56 1 54 20 12 01 1 54 Fig 3 a Gr fica potencial 3V Fig 3b Tabla de datos 3V 386 REVISTA COLOMBIANA DE FISICA VOL 33 No 2 2001 La fig 3 a muestra la gr fica de la l nea equipotencial de 3 voltios para la configuraci n establecida La f1g 3b muestra la tabla de datos obtenida donde la primera columna No en la tabla indica el n mero de datos la segunda la 66 gt coordenada en x y la tercera la coordenada en y Las coordenadas x y y indican la posici n de un punto en la superficie donde se encuentra un potencial buscado ANALISIS DE DATOS De acuerdo a los datos y a la gr fica obtenida en la configuraci n establecida se observa que la l nea equipotencial obtenida es de forma parab lica Para comprobar que efectivamente los datos se ajustan a la ecuaci n de una par bola se utiliza la serie de Taylor y se realiza una soluci n polinomica de segundo orden para la soluci n de la ecuaci n de Laplace lo cual da como resultado una par bola Aplicando de serie de Taylor para V x y alrededor del punto x fa se obtiene V x y e L 1 2k 1 F A a 1 Pto pieeo De acuerdo al an lisis anterior se obtiene la siguiente ecuaci n que se2. REVISTA COLOMBIANA DE FISICA VOL 33 No 2 2001 DISE O CONSTRUCCION DE UNA CUBETA ELECTROLITICA Y DESARROLLO DE SOFTWARE PARA EL TRAZADO DE LINEAS EQUUIPOTENCIALES EN UNA CONFIGURACION RECTANGULAR Y EN UNA CIRCULAR L D Romero J A Jim nez J M Fl rez Universidad Piloto de Colombia Bogot Departamento de F sica Universidad Nacional de Colombia Bogot Departamento de Matem ticas y Estad stica Universidad Francisco Jos de Caldas Bogot Departamento de F sica RESUMEN Se construy un equipo experimental para el trazado de l neas equipotenciales y adicionalmente se desarroll un programa en Visual Basic el cual permite calcular las l neas en dos configuraciones cil ndricas y rectangulares INTRODUCCI N Se desarroll una herramienta de programaci n en lenguaje Visual Basic la cual permite calcular y graficar l neas equipotenciales en una distribuci n de carga dada para configuraciones rectangulares y circulares Adem s se construy e implemento un equipo para realizar la pr ctica experimental y corroborar los datos obtenidos DETALLES EXPERIMENTALES Se tienen cuatro electrodos planos para el caso de la configuraci n rectangular cada uno con un potencial y un longitud dada formando un rect ngulo sobre la cubeta acr lica fig 1 que contiene agua desmineralizada Barra de desplazamiento referencial Cubeta acr lica Area de medici n Barra de desplazamiento Area de trabajo ver
3. ajusta a los datos tanto para los calculados con el programa como para los medidos experimentalmente y ax bx c Ecuaci n de la par bola 2 y 0 0263x 0 3696x 0 1904 datos calculados con el programa 3 y 0 0319x 0 4462x 0 0308 datos experimentales 4 387 REVISTA COLOMBIANA DE FISICA VOL 33 No 2 2001 CONCLUSIONES Al combinar la pr ctica experimental del laboratorio con la parte tecnol gica en lo pertinente al manejo del software desarrollado para ste caso se hace m s din mico e interesante el proceso de aprendizaje en el tema de superficies equipotenciales Al corroborar los datos obtenidos experimentalmente en la cubeta y los obtenidos en el programa con la soluci n te rica se obtuvo un m nimo de error en los datos Con ste trabajo se pretende crear expectativas e inquietudes en el desarrollo de nuevos proyectos que involucren la inform tica en las pr cticas de laboratorio BIBLIOGRAFIA 1 Romero M L Jim nez M J A CUBETA ELECTROLITICA PARA TRAZADO DE LINEAS EQUIPOTENCIALES con programa que calcula las l neas equipotenciales en una configuraci n rectangular o en una de dos aros conc ntricos Trabajo de grado para optar el Titulo de Licenciado en F sica Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas Bogot 2000 2 Romero M L Jim nez M J A MANUAL DEL USUARIO Cubeta electrol tica para trazado de l neas equipotenciales Bogot 2000 388
4. tical Terminal negativa Sujetador de l piz Terminal nositiva Barra de desplazamiento horizontal Hoja para toma de datos Fig 1 Cubeta Electrol tica La cubeta electrol tica consta de un conjunto de barras horizontal y vertical en acero inoxidable que facilita el desplazamiento sobre la superficie de la cubeta 384 REVISTA COLOMBIANA DE FISICA VOL 33 No 2 2001 una cubeta acr lica que contiene agua desmineralizada la cual funciona como un conductor sobre la superficie en la cual se ubican los electrodos de la configuraci n a formar Para hallar los puntos equipotenciales sobre la cubeta primero se debe fijar la barra de referencia como punto de potencial cero en un extremo de la cubeta luego comienza la b squeda de los puntos deslizando la barra de desplazamiento hasta la primera l nea de la cuadr cula y sobre esta l nea se desliza la barra vertical buscando una corriente igual a cero registrada en el galvan metro el punto encontrado se marca en la hoja de trabajo y se realiza el mismo procedimiento para las siguientes l neas Se buscan puntos donde la corriente sea igual a cero porque esto garantiza que los puntos son equipotenciales con respecto al punto de referencia es decir que el voltaje entre punto y punto es el mismo Para buscar otra l nea de potencial se fija otro punto de referencia DISE O DE PROGRAMA Observar la distribuci n de las l neas en una configuraci n dada experimentalmente
5. toma un poco de tiempo es por ello que se realiz un programa en Visual Basic el cual permite graficar r pidamente el trazo de las l neas equipotenciales El programa calcula las l neas de potencial en dos configuraciones nicamente rectangular y circular el c lculo se hace bas ndose en la soluci n de la ecuaci n de Laplace en coordenadas cartesianas y cil ndricas Para obtener la gr fica de potencial en cualquier distribuci n se requiere de ciertas condiciones iniciales como la longitud de los electrodos y el potencial en cada uno de ellos una vez ingresadas las condiciones iniciales es posible obtener la gr fica de distribuci n de potencial en cuatro opciones de gr fica fig 2 potencial multipotencial crom tica y 3D La estructura del programa se muestra en el diagrama de flujo 385 REVISTA COLOMBIANA DE FISICA VOL 33 No 2 2001 Entrada de valores de potencial Opciones de gr fica Condici B squeda del mayor potencial E IS en las barreras iniciales Evaluaci n del modelo Pinta l neas equipotenciales Fig 2 Ventana Configuraci n rectangular FUNCIONAMIENTO DEL PROGRAMA El funcionamiento del programa se muestra mediante un ejemplo para la configuraci n rectangular Ejemplo Se tienen cuatro barreras de potencial ubicadas sobre un rect ngulo cada una con un potencial y una longitud dada V 0 a 14cm b 14cm V 0 b V 0 a gt V 0 0 1 1 F l 2 2 3 3 4 i i 5
Download Pdf Manuals
Related Search