Laboratorio lineas equipotenciales y campo electrico

Marzo 12, 2009. Laboratorio de Física Eléctrica.

Departamento de Física AUTORES

Andrés F Gómez Torres [email protected]

William Narváez [email protected]

Carlos Quant [email protected]

Miguel Ruiz [email protected] RESUMEN

Esta practica tiene como objetivo general analizar las líneas de campo en una región perturbada por dos electrodos, obtenidas por medio del trazo de las líneas equipotenciales. Para esto trazaremos las líneas equipotenciales constituidas por un dipolo y por dos círculos concéntricos. 1. INTRODUCCION El desarrollo de esta práctica nos ayudara a conocer la relación entre las direcciones de las líneas equipotenciales y la dirección de la mayor diferencia de potencial (voltaje). Nos ayudara a conocer las propiedades de las líneas de campo eléctrico y mas aun a saber como se encuentra distribuido el potencial eléctrico en la región comprendida en un dipolo y los dos círculos concéntricos. 2. MARCO TEORICO Resulta conveniente representar el campo eléctrico dibujando las líneas que indican la dirección del campo en cualquier punto. Faraday quien introdujo el uso de las líneas de campo, creía que estas eran reales y las doto de propiedades elásticas. Aun cuando desde el punto de vista moderno las líneas de campo no son reales, ayudan a visualizar el campo eléctrico, que si es real. Es posible conseguir una representación gráfica de un campo de fuerzas empleando las llamadas líneas de fuerza. Son líneas imaginarias que describen, si los hubiere, los cambios en dirección de las fuerzas al pasar de un punto a otro. En el caso del campo eléctrico, puesto que tiene magnitud y sentido, se trata de una cantidad vectorial, y las líneas de fuerza o líneas de campo eléctrico indican las trayectorias que seguirían las partículas positivas si se las abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del campo. El campo eléctrico será un vector tangente a la línea de fuerza en cualquier punto considerado. Una carga puntual positiva dará lugar a un mapa de líneas de fuerza radiales, pues las fuerzas eléctricas actúan siempre en la dirección de la línea que une a las cargas interactúantes, y dirigidas hacia fuera porque las cargas móviles positivas se desplazarían en ese sentido (fuerzas repulsivas). En el caso del campo debido a una carga puntual negativa el mapa de líneas de fuerza sería análogo, pero dirigidas hacia la carga central. Como consecuencia de lo anterior, en el caso de los campos debidos a varias cargas las líneas de fuerza nacen siempre de las cargas positivas y mueren en las negativas. Se dice por ello que las primeras son «manantiales» y las segundas «sumideros» de líneas de fuerza. 3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Esta practica consta de dos parte, una primera parte donde se determinaran las líneas equipotenciales en un dipolo y una segunda donde se determinaran entre dos círculos

concéntricos. Primera parte: Se hace un montaje de un dipolo utilizando papel conductivo. Introducimos un valor de 8 voltios DC en la fuente de poder; fijamos el electrodo negativo de la fuente y lo tomamos como referencia en el sensor de voltaje para determinar el potencial en cualquier punto; el Terminal positivo del voltímetro lo desplazamos sobre el papel conductor hasta que el voltímetro registre tres voltios (hallamos seis puntos de tres voltios), lo mismo hacemos para cinco y siete voltios; luego ubicamos los puntos en los cuales hay mayor diferencia de potencial y así determinamos su dirección. En la hoja auxiliar marcamos las coordenadas obtenidas en la medición. Segunda Parte: Para esta segunda parte utilizamos los mismos ocho voltios de la fuente y el mismo procedimiento de la primera parte, solo que el montaje en la hoja conductora es el siguiente.

4. DATOS OBTENIDOS Para cada una de las partes de esta experiencia utilizamos la hoja auxiliar, la cual contenía las misma coordenadas de la hoja conductora, para marcar los puntos en donde se obtuvo tres, cinco y siete voltios. En la primera parte de la experiencia se obtuvieron los siguientes puntos en la hoja auxiliar, y la siguiente dirección del campo eléctrico.

Para la segunda parte la cual correspondía a los dos círculos concéntricos, obtuvimos:

5. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS ¿En qué dirección, con respecto a las líneas equipotenciales, se midió la mayor diferencia de potencial? ¿en que dirección apunta entonces el campo eléctrico?. Para ambos casos (dipolo-círculos concéntricos) notamos que la dirección del campo va de positivo a negativo, y que las líneas equipotenciales forman circunferencias a través del punto donde esta distribuida la carga. En el montaje de los dos círculos concéntricos, notamos que la diferencia de potencial es mayor a medida que nos alejamos del circulo cargado positivamente (circulo de adentro), es decir, que los tres voltios se encontraran mas cercanos al centro del circulo que los cinco o los siete voltios, tal como se observa en la hoja auxiliar. 6. CONCLUSIONES Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las negativas. Las líneas de campo nunca se cruzan. Las líneas equipotenciales es la unión de los puntos donde hay igual diferencia de potencial eléctrico, es decir, donde hay igual voltaje. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1]Sears, Francis W; Zemansky, Mark W; Young, Hugh D. y Freedman, Roger A. “Fisica Universitaria con fisica moderna” Vol 2. Undecima edicion. ED. Pearson Educacion (2205). [2]Dario Castro Castro; Antalcides Olivo Burgos. “Fisica electricidad para estudiantes de ingenieria: notas de clase”. Barranquilla: Ediciones Uninorte (2008).