SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES ELECTROSTÁTICA

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Objetivo

Para este experimento teneos como objetivo:

• Determinar experimentalmente las gráficas de las curvas equipotenciales
• Poder graficar las líneas del campo eléctrico.
• Hacer un análisis y corroborar lo experimentado con la teoría

intensidad de campo eléctrico

Es una magnitud vectorial que caracteriza a cada punto de la región del CE y está definida como la fuerza eléctrica que experimenta una partícula colocada en dicho punto por unidad de su carga, de esta definición tenemos:

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De donde podemos obtener la expresión:

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potencial de campo eléctrico

Es una magnitud escalar que caracteriza a cada punto de la región del CE y está definida como el trabajo contra la fuerza eléctrica para transportar una carga a lo largo de una trayectoria con velocidad constante y esto es igual al negativo de la componente de la fuerza eléctrica debido a la ley ACCIÓN-REACCIÓN.

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Sabemos que la relación entre fuerza y CE es: [pic 7][pic 8]

De donde podemos obtener la expresión:

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El trabajo es igual a la diferencial de energías potenciales

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Cuando se mueve  de A a B a lo largo de la circunferencia la diferencia de potencial entre estos puntos es nula.[pic 12]

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conceptos previos

La electrostática es la rama de la Física que estudia las interacciones entre cuerpos cargados eléctricamente que se encuentran en reposo. existen fundamentos y leyes que gobiernan la electricidad tal como el concepto de carga, la carga es una propiedad intrínseca de la materia, al igual que lo es la masa.

Para poder definir y entender el concepto de superficie equipotenciales, debemos tener en cuenta dos conceptos importantes en el campo de la electrostática, el campo eléctrico y el potencial eléctrico

campo eléctrico

La interacción entre dos cuerpos electrizados se da por un intermediario, por ello la interacción de los cuerpos electrizados fue de importante estudio; es precisamente Faraday (a partir de sus experimentos) aseguró que al cuerpo le rodea un medio material que le permite actuar sobre otros cuerpos electrizados, a esto le denomino CAMPO ELECTRICO. El campo eléctrico es la región del espacio que rodea la carga eléctrica y es a través de ella que se realizan las interacciones.

CARACTERÍSTICAS DE CAMPO ELÉCTRICO

• No podemos percibir el CE con ayuda de nuestros órganos sensitivos
• Es un agente transmisor de la acción de un cuerpo electrizado a otro
• Una característica que lo distingue de otros campos como el magnético es que actúa en cargas en reposo o en movimiento
• El CE de un cuerpo se puede manifestar sobre otra partícula electrizada colocada en un punto aleatorio a este ejerciendo una fuerza débil o intensa, además que posee dirección, por ello para indicar como es el campo eléctrico en un punto utilizamos la INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO.

POTENCIAL ELÉCTRICO

El potencial eléctrico en un punto del campo eléctrico se define como el trabajo que se debe realizar para transportar la unidad de carga lentamente desde el infinito hasta dicho punto. Se ha establecido que la intensidad de campo eléctrico nos sirve de característica vectorial y el campo eléctrico nos servirá de característica escalar.

Además, el potencial eléctrico es la energía potencial por unidad de carga que se transportá.

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De estos dos conceptos podemos llegar a una relación importante, debido a que el potencial eléctrico es una magnitud escalar de variable vectorial, y el CE es una magnitud vectorial de variable real tenemos:

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LINEAS DE FUERZA

El concepto de línea de fuerza fue introducido para representar gráficamente a un CE. Estas líneas se trazan de tal manera que  sea tangente a ella en cada punto. Las líneas de fuerza se dibujan saliendo de las cargas positivas y entrando a las negativas.[pic 21]

CARACTERÍSTICAS DE LAS LINEAS DE FUERZA

• Comienzan en las fuentes y se dirigen a los sumideros.
• El número de líneas que abandonan una carga puntual positiva o entran a una carga negativa es proporcional a la carga.
• Las líneas se dibujan simétricamente saliendo o entrando a la carga puntual.
• La densidad de línea es proporcional al valor de [pic 22]
• Las líneas de fuerza nunca se cortan.
• La tangente a la línea en cualquier punto es paralela al [pic 23]

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superficies equipotenciales

Al igual que las líneas de fuerza, las superficies equipotenciales también nos permitirán describir a un campo eléctrico.

En una región en donde existe un campo eléctrico, el potencial eléctrico puede representarse gráficamente mediante superficies equipotenciales, es decir, una superficie en la que el potencial tiene el mismo valor en todos los puntos.

 Sobre un plano las superficies equipotenciales se representan mediante líneas, líneas equipotenciales, que se dibujan perpendiculares a las líneas de campo en cada punto.

CARACTERÍSTICAS DE LAS SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Las propiedades de las superficies equipotenciales pueden resumirse como sigue.

• Las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a las equipotenciales
• Por simetría, las superficies equipotenciales producidas por cargas puntuales son una familia de esferas concéntricas, y para campos eléctricos uniformes, una familia de planos perpendiculares a las líneas de campo.
• La componente tangencial del campo eléctrico a lo largo de la superficie equipotencial es cero, por otra parte, ningún trabajo puede hacerse para mover una carga de un punto a otro en una superficie.

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