Laboratorio lineas equipotenciales

LABORATORIO LINEAS EQUIPOTENCIALES

ABSTRACT

In this experience we will identify and analyze the generated electric field lines around two electrodes and between two charged plates, by drawing equipotential lines in which the potential field in each line is constant.

Keywords: electric field, electric field lines, equipotential lines, potential.

RESUMEN

En esta experiencia vamos a identificar y analizar las líneas de campo eléctrico generadas alrededor de dos electrodos y entre dos placas cargadas, dibujando líneas equipotenciales en las que el campo de potencial en cada línea es constante.

Palabras clave: campo eléctrico, líneas de campo eléctrico, líneas equipotenciales, potencial

MARCO TEÓRICO

Campo eléctrico: el campo eléctrico puede interactuar con partículas las cuales se encuentran cargadas y están cambiando potencialmente su estado de movimiento, de tal forma que se puede establecer así una relación entre la energía y la carga eléctrica de la partícula. En el caso de un conductor con carga eléctrica, se genera un campo eléctrico . El potencial eléctrico V de define mediante la siguiente expresión: [pic 1]

                         (1)[pic 2]

Donde  es la energía potencial eléctrica que tendrá una carga  en la posición  [pic 3][pic 4][pic 5]

Tanto el campo eléctrico  como la diferencia de potencial eléctrico  en una dimensión están relacionados por la siguiente integral:[pic 6][pic 7]

                       (2)[pic 8]

Lo que se busca encontrar experimentalmente la “línea” de camino en el cual, el potencial eléctrico siempre sea igual  , de ahí el término “equipotencial”. Esto es equivalente a decir  . [pic 9][pic 10]

Experimentalmente la diferencia de potencial eléctrica, también conocida como voltaje, y la posición se pueden medir con facilidad. Por esto, el campo eléctrico se determina al conocer el potencial eléctrico en varias posiciones.

También se puede encontrar una relación entre el campo eléctrico  y el potencial eléctrico V en forma de derivada. Para el caso unidimensional:[pic 11]

                              (3)[pic 12]

La anterior expresión nos permite reconocer que en las regiones donde potencial eléctrico es constante el campo eléctrico tendrá un valor de cero.

Voltaje: se define como la diferencia de potencial eléctrico, cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la corriente que se genera, se mide en unidades de voltios (V).

Circuito eléctrico: El circuito se conoce como el camino por el que fluye la corriente eléctrica, está conformado por una carga, un material conductor y una fuente de energía como una pila, esta fuente de energía tiene como objetivo hacer que la corriente eléctrica se mueva por ello posee un polo negativo y positivo para que circule. Para que una carga fluya es necesaria la presencia de una fuente de energía.

MONTAJE EXPERIMENTAL

Para la realización de la práctica se tuvieron en cuenta los siguientes materiales:

• Fuente de voltaje.

[pic 13]

Figura 1. Fuente de voltaje.

• Multímetro

[pic 14]

Figura 2. Multímetro.

• Cables de conexión

[pic 15]

Figura 3. Cables de conexión.         

• Conductores rectangulares, cilíndricos y aro de aluminio.

[pic 16][pic 17]

Figura 4. Conductores.

• Conductor de medición con soporte.

[pic 18]

Figura 5. Conductor de medición de soporte.

• Pinza.

[pic 19]

Figura 6. Pinza.

• Agua para la cubeta.
• Una cubeta transparente

1. El primer paso consistió en identificar los instrumentos mencionados anteriormente con sus respectivos nombres.
2. Para empezar a realizar dicha práctica se tomó primero los conductores rectangulares en donde se colocó un papel cuadriculado debajo de la cubeta donde se encontraba el montaje  correspondiente a los conductores circulares.
3. Se introdujeron los conductores en los extremos de la cubeta donde se encontraban las siluetas dibujas.
4. Se realizaron las conexiones eléctricas como se muestra en la figura 7.
5. Luego de realizar las conexiones eléctricas se encendió la fuente de voltaje y se estableció un voltaje de 5 V.
6. Se desplazó la sonda a lo largo de la cubeta, donde se buscaron 5 puntos en donde la lectura del voltaje del multímetro era la misma.
7. Posterior a esto, se registraron las coordenadas de puntos de las líneas equipotenciales en la tabla 1. Se utilizó la hoja cuadriculada correspondiente a los conductores rectangulares y se graficaron los puntos.
8. Finalmente para este conductor, se repitió el paso anterior para 5 voltajes diferentes.
9. Al terminar con el conductor rectangular, se continuó con el conductor cilíndrico, en donde se colocaron el par de conductores como se muestra en la figura 8 y se procede a realizar los pasos anteriores como se hizo con el conductor rectangular. Se debe tener en cuenta que la plantilla que se encuentra debajo de la cubeta debe ser invertida.

[pic 20]

Figura 7. Esquema del montaje experimental utilizando los conductores rectangulares.

[pic 21]

Figura 8. Esquema del montaje experimental utilizando los conductores cilíndricos.

1. Después de esto se registraron las coordenadas de puntos de estas líneas equipotenciales en la tabla 2, de igual manera se utilizó la hoja cuadriculada correspondiente a los conductores cilíndricos y se graficó los puntos.
2. Para dar por terminada dicha práctica de laboratorio se realizó el montaje del anillo conductor como se muestra  en la figura 9.

            [pic 22]

Figura 9. Esquema del montaje experimental utilizando el anillo conductor.

1. Se utilizó el cable con la pinza en el extremo para así poder conectarlo a la fuente de voltaje. Las terminales negativas se conectaron a uno de los conductores cilíndricos.
2. Finalmente se midió el voltaje en diferentes puntos en el interior del anillo conductor e se registraron en la tabla 3.

TABLAS

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