Informe-3-fisica-electromagnetica.docx

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTA DE CIENCIAS EXACTAS LINEAS ESQUIPOTENCIALES Carrillo I1; Castro N1; Muñoz A1; Salas C1; 1

Estudiantes de ciencias

2

Docente de laboratorio

RESUMEN El propósito de la práctica es presentar gráficamente las líneas de campo eléctrico experimentalmente es posible construir un sistema que sirva para generar una diferencia de potencial y así crear un campo eléctrico donde se pueda encontrar puntos equipotenciales por la interacción de diferentes electrodos y a partir de estas trazar líneas equipotenciales conociendo la correspondencia ortogonal de dichas líneas de campos. PALABRAS CLAVES: Líneas, electrodo y campo ABSTRACT The purpose of the practice is to present graphically the electric field lines experimentally it is possible to build a system that serves to generate a potential difference and thus create an electric field where you can find equipotential points by the interaction of different electrodes and from these draws equipotential line knowing the orthogonal correspondence of said field lines. KEYWORDS: Lines, electrode and field

INTRODUCCION Toda partícula que tena cara eléctrica genera un campo eléctrico.

El campo eléctrico interacción con carga [1]

describe

Para poder determinar la naturaleza del campo eléctrico es importante

graficarlo las líneas equipotenciales son de gran ayuda para este propósito, ya que, en unas líneas equipotenciales, la energía potencial no cambia entonces no se necesita trabajo para mover un cuerpo con carga a lo largo de la línea equipotenciales [3]. Por esto se dice que las líneas equipotenciales están en ángulos rectos a la dirección del campo eléctrico en cualquier punto dado [2]. MARCO TEORICO 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. Matemáticamente hablando, expresamos esas variaciones como:

Donde Q es la magnitud de la carga que genera el campo eléctrico E con su respectivo signo y (U) es el vector unitario dirigido desde la carga hasta el punto donde se calcula el campo eléctrico E. En el caso de dos placas conductoras

paralelas el campo E presenta un valor constante en la región comprendida entre las placas; pero el potencial eléctrico V es directamente proporcional a la distancia PERPENDICULAR medida en referencia a uno de los electrodos, que desde el punto de vista experimental generalmente es tomada en un circuito desde el punto de potencial cero o tierra. Notamos entonces dos cosas importantes: la diferencia en el valor que toman el campo eléctrico E y el potencial eléctrico V, y adicionalmente el hecho de que SOLO para distancias perpendiculares la variación de V es proporcional con la distancia. Matemáticamente hablando, estos comportamientos son correlacionados mediante el concepto de gradiente ya que se está relacionando un campo vectorial E con un campo escalar V. El gradiente en este caso, es definido por un vector (el campo eléctrico E en este caso) que se encuentra normal a una superficie o curva en el espacio ya que esa será la dirección en la cual el potencial eléctrico cambiará más rápidamente. Formalmente:

Un aspecto importante de los campos electrostáticos es que en la región entre los electrodos tendremos conjuntos de puntos geométricos que presentan el mismo valor del potencial. A esas superficies que cumplen ese requerimiento se les llama superficies equipotenciales, y la perpendicular a esa superficie

mostrará la dirección del campo eléctrico, de acuerdo con los argumentos mencionados anteriormente. La superficie de un material conductor es siempre una superficie equipotencial. Una lámina conductora puede ser cargada negativa o positivamente según la conectemos al borne positivo o negativo de una fuente de poder, y así el conductor se convierte en un electrodo y en nuestro objeto cargado que genera un campo eléctrico alrededor de él.

PROCEDIMIENTO Sobre papeles conductores se han implementado diversos electrolitos, así al aplicar una diferencia de potencial entre los distintos electrodos circulan sobre los mismos unas corrientes estacionarias cuyo comportamiento responde a la ecuación de Laplace, por tanto, se estará estudiando también un problema de electrostática. Figura 2.

Capacitor de placas 15 10 5 -10

-5

0 -5 -10 -15

Figura 1.

0

5

Cada conductor tiene dos caras donde se distribuyen las cargas, esta será mayor en las caras internas y algunas quedaran en la cara externa lo que en los extremos laterales de las placas representan una distorsión en el campo eléctrico, esta distorsión no aparece si se suponen las placas infinitas.

Capacitor con electrodo 15 10 5 -15

-10

-5

0

0

5

10

15

-5 -10

El potencial sobre el electrodo circular (Figura 2.) midió 3 voltios al interior y vario al exterior a 4,1 voltio aproximadamente. Si moviésemos el electrodo circular generaríamos un efecto relativo en la dirección de las líneas equipotenciales.

DISCUSIÓN Y RESULTADO

-15

Las líneas equipotenciales de esta configuración (Figura 1.) son perpendiculares a las líneas de campo y paralelas entre sí, con un potencial que inicia con cero (0) voltios en la placa negativa y aumenta a medida que se acerca a la placa positiva.

10

15

CONCLUCIONES

Dipolo de carga opuesta 15 10 5 -15

-10

-5

0 -5

0

5

10

15

-10 -15

Al llevar a cabo esta práctica logramos encontrar variedades de forma de las líneas equipotenciales y líneas de campo eléctricos apareciendo en estas las siguientes características: 

Figura 3. El potencial eléctrico de un dipolo muestra una simetría especular sobre el punto central del dipolo. En todos los lugares siempre son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.



Fuente puntual y anillo de proteccion 15



10 5 -15

-10

-5

0

0

5

10

15

-5 -10 -15

Figura 4. Las líneas equipotenciales son líneas curvas que inician en el electrodo de carga positiva (electrodo que actúa como carga puntual) y llegan hasta el electrodo de carga negativa (anillos). Podemos observar (Figura 4.) que las cargas no están simétricamente igualadas, pero como la configuración es radial, las líneas de campo salen y entran en el aro. El potencial es el mismo en todos los puntos que tiene el mismo radio.

Las líneas equipotenciales nunca se cruzan entre sí, es decir no pueden tener dos potenciales distintos al mismo tiempo ellas van a ser perpendiculares al campo Las líneas equipotenciales y las líneas de campo varían de magnitud y dirección de acuerdo a la forma del cuerpo carado a la distribución de cara. Se tienen dos electrodos de cara opuesta se crea una diferencia de potencial eléctrico y así segura un campo y las superficies equipotenciales forman una red de líneas y superficies perpendiculares entes si

BIBLIORAFIA Y REFERENCIA [1] R.A Serway, física tomo II. 5 Edicion Meraw Hill 200, sección 23. (5,6) Y 25 (1,3,6,9) [2] PM Feshbane, s. Gasiorowicz, s.t. Thornton, PHYSICS for scientist and enyeneers, rentice Hall, 1996. Seccion Cap 23. (2) cap. 25. (2,3,4,5) [3] Wilson, Jerry D.Y Buffa, Anthony j. Fisica, 5 edicion Pearson educación mexico 2003 [4] http://media.utp.edu.co/facultadcienciasbasicas/archivos/contenidos-

departamento-de-fisica/guia-lineasequipotenciales.pdf