Fisica Campo Electrico.docx

LINEAS EQUIPOTENCIALES Y CAMPO ELÉCTRICO Méndez, Mónica; Cedeño, Verónica; Acosta, Eibar 4-801-998,

4-799-55,

4-796-2066

Curso de física II (FIS 202B), Escuela de Química, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad Autónoma de Chiriquí, David, Chiriquí, Republica de Panamá.

Objetivos: 1. Obtener experimentalmente las líneas equipotenciales formadas entre electrodos planos paralelos y entre electrodos circulares. 2. Dibujar las líneas equipotenciales y las líneas de campo. 3. Determinar la función campo eléctrico. Marco teórico Toda carga crea en el espacio que lo rodea tanto un campo eléctrico vectorial E como un campo de potencial eléctrico escalar V, cuyas expresiones están en función de la distancia r de un punto dado en consideración y de la magnitud de la carga. En general, la dependencia espacial explícita de esos campos E y V depende de la forma como espacialmente estén distribuidas las cargas. En el caso de cargas puntuales se presenta una simetría esférica, de modo que los campos E y V presentan una disminución radial en sus valores y tienden a cero a medida que nos alejamos de las cargas que producen los campos. (UTP, 2012) El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa. El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga puntual en todas las direcciones. Los círculos representan superficies equipotenciales esféricas. El campo eléctrico de cualquier número de cargas puntuales, se puede obtener por la suma vectorial de los campos individuales. Un campo dirigido hacia fuera se toma como positivo; el campo de carga negativa está dirigido hacia el interior de la carga. (Ibañez, 2009).

Procedimiento 1. Colocar un papel milimétrico, marcado con ejes coordenados convenientes, debajo de la cubeta. 2. Ubique en la cubeta a la par de electrodos planos, en forma paralela, separados a una distancia aproximada de 10 cm. Haga coincidir el eje Y con

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uno de los electrodos, de modo que el eje X queda perpendicular al electrodo. Conecte los electrodos a la batería. Con la sonda conectada al voltímetro, mida los resultados a una distancia cercana a las placas. Construya la tabla V vs y. Obtenga el gráfico respectivo. Mida los potenciales, con el voltímetro, respeto del electrodo negativo a lo largo de la recta AB y tabla completa. Construya el gráfico "voltaje - distancia X" Con la punta de prueba, desplácela entre los puntos A y B, y marque los puntos en donde el voltaje es el mismo. R Una vez terminada esta parte de la experiencia. Inmediatamente una los puntos que tienen el mismo valor del potencial eléctrico con líneas suaves. Si las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a las líneas equipotenciales, entonces trácelas siguiendo este principio.

Resultados Grafica No.1 líneas equipotenciales y campo

Discusión La experiencia realizada fue con el fin de obtener experimentalmente las lineas equipotenciales formadas entre los electrodos planos paralelos y entre los electrodos circulares. El campo eléctrico en el aire o en el vacío, que produce un conjunto de electrodos cargados, es esencialmente el mismo que el que se produciría en un electrolito (por ejemplo, agua con sales disueltas en ella). Este hecho nos proporciona un método para poder trazar, de forma sencilla, las líneas equipotenciales y posteriormente las líneas de campo eléctrico para una distribución de cargas. Como se observa en la figura, dos electrodos planos metálicos A y B, pueden servir para simular el comportamiento del campo eléctrico y el potencial entre las placas de un condensador plano-paralelo. Cada uno de los electrodos (situados sobre la plantilla graduada) está conectado a un polo de una fuente de alimentación de corriente alterna de bajo voltaje. De uno de ellos se toma una salida para un voltímetro que, a su vez, está conectado a una sonda de prueba, que es la que se introduce en el agua. De esta forma, podremos tener una representación bidimensional del comportamiento del potencial en un condensador. (NAVEROS, 1999)

Cuando se conecta la fuente de alimentación, la sonda de prueba (P) introducida en un punto de la bandeja (cuyas coordenadas pueden ser establecidas sobre la plantilla), mide la diferencia de potencial respecto del electrodo A. Para trazar una línea equipotencial (EP) para esta configuración se hace lo siguiente: a) se buscan puntos sobre la plantilla en los cuales el voltímetro registre el mismo valor (por ejemplo, para determinar la equipotencial de 4.0 voltios, buscaremos la situación de los puntos en los cuales se mida dicho valor); b) dado que las líneas EP son continuas en estas configuraciones, las dibujaremos uniendo consecutivamente los puntos obtenidos. Con este procedimiento, se pueden trazar tantas líneas EP como se desee y seguir su recorrido en algunas zonas especialmente conflictivas. (NAVEROS, 1999) Esto es muy útil para conocer la distribución de dichas líneas en algunas configuraciones para las que los cálculos teóricos serían muy complejos. El potencial eléctrico de una carga puntual está dada por:

de modo que el radio r determina el potencial. Por lo tanto, las líneas equipotenciales son círculos y la superficie de una esfera centrada sobre la carga es una superficie equipotencial. Las líneas discontinuas ilustran la escala del voltaje a iguales incrementos. Con incrementos lineales de r las líneas equipotenciales se van separando cada vez más. (Olmo, 2010)

Conclusión: Para concluir podemos decir que: 

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Uno de los objetivos de esta experiencia es determinar el movimiento que presentan las líneas equipotenciales frente a los electrodos de diferentes formas, en este caso se usaron electrodos circulares y planos, en los que pudimos observar que las líneas toman la forma del electrodo al que se expone. Conocimos que el campo eléctrico es el espacio que rodea a una o más cargas existentes, y para cada punto de dicho espacio definiremos una intensidad del campo eléctrico, la cual señala lo que le ocurriría a una pequeña carga colocada en él. Observamos que a medida que la carga se acerca al electrodo las líneas equipotenciales van tomando la forma de este electrodo, rodeándolo. Al dibujar las líneas equipotenciales observamos que estas no son exactas y esto se debe a que los datos obtenidos en el laboratorio no son exactos.

Bibliografía Universidad tecnológica de Pereira. (2012). Líneas equipotenciales. Recuperado de: http://media.utp.edu.co/facultad-ciencias-basicas/archivos/contenidosdepartamento-de-fisica/guia-lineas-equipotenciales.pdf Ibañez, A. (2009). Campo eléctrico. Recuperado de: http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/electric/elefie.html Electrostática y Magnetismo, LEYVA NAVEROS, Humberto, MOSHERA S.R.L., 1999, Perú, Lima. Líneas Equipotenciales, Valery Olmo, 2010, recuperado de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/equipot.html#c3