Laboratorio: Líneas de Fuerza y Superficies Equipotenciales

Laboratorio: Líneas de Fuerza y Superficies Equipotenciales

Juan Sebastián moreno Amezquita, Juan Felipe Osorio Franco, Pedro Antonio Oliva Garcia.

Fecha de presentación    06/04/2022                                                           Docente: Daniela Salcedo Escobar

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Resumen

El objetivo del siguiente laboratorio es adquirir una mayor comprensión atreves de la práctica experimental, sobre los temas de líneas de fuerza y superficies equipotenciales, se montaran esquemas concretos para realizar mediciones a distancias distintas y con electrodos de diferentes tipos, con el fin de encontrar variables como la intensidad del campo eléctrico y la densidad superficial de las cargas, además de se realizarán ilustraciones sobre las diferentes configuraciones de los electrodos, para una mayor interpretación de cómo se comportan estos fenómenos.

Palabras Clave: líneas de fuerza; superficies equipotenciales; campo eléctrico; diferencia de potencial; carga  

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1. Introducción

        Para poder visualizar gráficamente el campo eléctrico, Michael Faraday (1791-1867) propuso una representación por medio de líneas denominadas líneas de campo o líneas de fuerza. Hay que tener en cuenta que: cada línea es una flecha cuya dirección y sentido es el de la fuerza eléctrica que actuaría sobre una carga. En cada punto de la línea la intensidad del campo eléctrico (E) es tangente en dicho punto, las líneas no pueden cruzarse en ningún punto, las líneas parten de las cargas positivas y entran en las cargas negativas, el número de líneas que salen o entran en la carga es proporcional al valor de esta, Cuanto más juntas estén las líneas, más intenso será el campo y por último En el caso en que las líneas de campo sean paralelas, el valor del campo eléctrico es constante. [1].

[pic 2][pic 3]

Las líneas equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En este caso la "altitud" es el potencial eléctrico o voltaje. El movimiento

a lo largo de una superficie equipotencial, no realiza trabajo, porque ese movimiento es siempre perpendicular al campo eléctrico. [2]

Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en:

• Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye.
• El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo.
• Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar [3]

[pic 4]

[pic 5]

Objetivo general

Llevar a cabo el proceso y estudio de los conceptos de líneas de fuerza y superficies equipotenciales, a través de experimentos simulados, para una comprensión y visualización más amplia sobre estos efectos.

Objetivos específicos

1. Medir el voltaje de manera práctica a determinadas distancias de los electrodos y observar su comportamiento  
2. Realizar diferentes configuraciones o montajes con materiales que nos ayuden a analizar y determinar las líneas de fuerza y las superficies equipotenciales
3. Atreves de la experimentación establecer de manera funcional la relación entre campo eléctrico y potencial eléctrica

Formulas

[pic 6]

[pic 7]

1. E = Intensidad del campo eléctrico

F = Fuerza eléctrica

Q = Unidad de carga

1.  = Densidad superficial [pic 8]

Q = Carga

S = Área superficial

1. V =  Voltaje entre las placas

             =  Permitividad dieléctrica del vacío[pic 9]

         x = Distancia que separa las placas

1. E = Intensidad del campo eléctrico

                = densidad de carga[pic 10]

        = Permitividad dieléctrica del vacío[pic 11]

Procedimientos

Materiales: papel de coordenada cartesianas, fuente DC, voltímetro DC, electrodos de láminas, electrodos de punta.

 Con los materiales ya dispuestos para la práctica experimental, estableceremos primero que todo un análisis de cada uno de los esquemas propuestos en el documento, posteriormente haremos el primer montaje, el cual consiste en ubicar dos electrodos planos de manera paralela sobre una lámina conductora a una determinada distancia, además suministraremos un voltaje establecido con la fuente dc, para la toma de medidas a lo largo del eje “y” y “x”, estos valores se verán reflejado en tablas. Este mismo procedimiento lo haremos para los 3 esquemas restantes, sim embargo aquí van a variar la configuración de los electrodos y los puntos de medidas.

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