Laboratorio 4

EXPERIMENTO 4

CAMPO ELECTRICO Y CURVAS EQUIPOTENCIALES

Objetivo Temático

Usar conceptos de Campo Eléctrico, Diferencia de Potencial y las Curvas Equipotenciales de un sistema eléctrico

Objetivo Específico

Obtener la medición del Campo Eléctrico mediante mediciones indirectas y Graficar las curvas equipotenciales para un sistema eléctrico, dentro de una solución conductora.

Material

Una bandeja de acrílico.

Una fuente de Poder DC (0-12V).

Un multímetro.

Electrodos.

Solución conductora

Papel Cuadriculado.

Fundamento Teórico

Un sistema cargado, origina un cambio físico, adquiriendo el espacio circundante propiedades cuando el sistema no estaba. Manifestándose cuando es colocada una carga q_o de prueba alrededor del sistema, dichas propiedades medibles en cada punto del espacio circundante son la fuerza eléctrica, la intensidad de campo y el potencial eléctrico.

El campo, E, y el potencial, V, son dos formas distintas de caracterizar el campo eléctrico, interesa fijarse en la relación entre ambos conceptos. La relación matemática entre ambos conceptos se expresa diciendo que el campo es igual al gradiente (negativo) del potencial, y esto, limitando el análisis a una sola componente espacial, x, se reduce a:

E_x=-∂V/∂x

La expresión anterior supone que la magnitud de la componente del campo eléctrico en la dirección adoptada, x, equivale al ritmo de variación del potencial eléctrico con la distancia. El signo menos indica que la orientación del campo es la que coincide con el sentido hacia el que el potencial decrece.

Un caso de especial interés es el condensador plano. Entre sus placas el campo eléctrico es prácticamente uniforme y por eso sus líneas de fuerza son casi paralelas. Dichas líneas se dirigen desde la zona donde el potencial el mayor (la placa con carga positiva) hacia donde es menor (la placa con carga negativa). A su camino atraviesan las superficies equipotenciales, en este caso planos paralelos a las placas, siendo mayor el potencial cuanto más cerca se esté de la placa positiva (superficie 1) y menor cuanto más cerca ese esté de la negativa (superficie 3).

En este caso especial, la intensidad del campo eléctrico uniforme existente entre las placas y la tensión, V, o diferencia de potencial entre ellas, se relacionan mediante la sencilla expresión:

V=Ed

Líneas de Fuerza:

Es una manera de presentar de modo geométrico el campo eléctrico. Debido al sistema cargado, en cada punto circundante al colocar una carga de prueba q_o experimenta un vector de campo eléctrico. Una línea de fuerza o línea de flujo, normalmente en el contexto del electromagnetismo, es la curva cuya tangente proporciona la dirección del campo en ese punto. Como resultado, también es perpendicular a las líneas equipotenciales en la dirección convencional de mayor a menor potencial. Suponen una forma útil de esquematizar gráficamente un campo, aunque son imaginarias y no tienen presencia física.

Procedimiento: Colocar una hoja de papel cuadriculado en ella trazado un sistema de coordenadas, vierta al recipiente la solución conductora; que la altura no sea mayor de un centímetro y establecer un circuito como muestra la figura.

a) Electrodos con sus cables

b) Fuente de poder

c) Multímetro

d) Cubeta de acrílico

e) Papel cuadriculado

Situar los electrodos equidistantes del origen sobre un sistema de coordenadas y establezca una diferencia de potencial entre ellos mediante una fuente de poder (~3 V).

Establecer 5 curvas equipotenciales con un mínimo de 7 puntos de diferentes posiciones de los electrodos.

Las recomendaciones permiten obtener con

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