Fisica- lineas de campo

PROBLEMAS 2

En la cuba, ¿cómo debe ser el vector campo eléctrico respecto de las líneas equipotenciales? ¿Cuánto vale el trabajo necesario para llevar un ión (cuasi estáticamente y debido sólo a fenómenos eléctricos) de Cl− o de Na+ de un electrodo al otro? (Carga de un electrón: 1,6 · 10−19C, separación entre los electrodos: 30cm). Considerar que la diferencia de potencial entre los electrodos es de 12V.  

Sabiendo que el campo eléctrico se define como [pic 1], como el vector campo eléctrico es el gradiente de una función potencial sus líneas de campo deben ser perpendicular a las líneas equipotenciales.

El trabajo realizado para mover una carga es puesto al trabajo que realiza la fuerza eléctrica (Wfuerza elect = -W fuerza ext.). Por lo tanto el trabajo necesario para llevar un ión de Na+ desde el ánodo hacia el cátodo, como también para un ión Cl− que se mueva en sentido inverso, se podrá calcular como W=V· q = 12V · 1,6 · 10−19C = 1,92 · 10−18 V·C; considerando siempre el desplazamiento a zonas de menor potencial, en sentido del campo eléctrico.

 Ocurre lo contrario cuando Na+ se traslada desde el electrodo negativo hasta el positivo (o cuando el Cl− parte del ánodo y llega al cátodo), cuando los iones se desplazan en sentido contrario al campo eléctrico W=- V . q. En este caso W = −1,92 · 10−18 V·C.

PREGUNTAS

2. En el segundo método, ¿cuántos puntos son necesarios y/o adecuados para determinarlos?

Podríamos considerar 8 puntos necesarios para determinar la curva equipotencial, considerando que dichas curvas están uniformemente espaciadas entre sí y con la superficie del electrodo (más cercano). En esta experiencia, trabajamos con un dipolo por lo cual sabemos que las curvas equidistantes a ambos electrodos tenderán a alinearse.

4. ¿Por qué se usa agua en esta experiencia? ¿Se podría medir la diferencia de potencial en el aire? ¿Sería mejor o peor usar agua destilada?

En esta experiencia se usa agua corriente, potable la cual siempre tiene sales disueltas, lo cual permite que el agua se ionicé y sea conductora es decir, permite el paso de las cargas de un electrodo a otro, creándose así una corriente que posibilita el uso del voltímetro para realizar las mediciones. Es por esto que sería peor para la experiencia usar agua destilada, si bien no contiene sales disueltas que permitan a las cargas desplazarse por el medio; en condiciones atmosféricas el agua destilada se mezcla con el CO2 del aire y se hace conductora.

No se puede usar aire; ya que no es un conductor no tiene iones que permitan el desplazamiento de cargas, por lo tanto no habría corriente y por ende no sería factible realizar las mediciones con el voltímetro.

6. El modelo más simple y útil para describir una corriente es que son cargas en movimiento. En la experiencia, el voltímetro mide una corriente. ¿Se puede hablar, entonces, de campo electrostático?

Podemos hablar de campo electrostático si solo se considera la diferencia de potencial (que la batería se encarga de mantener constante en el tiempo) entre el electrodo negativo y cada uno de los puntos de la cuba. Considerando este potencial constante podemos imaginar un campo a su vez constante, aunque haya cargas en movimiento entre los electrodos (es lo que se llama un campo estacionario)

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