1.-OBJETIVOS1.-Graficar las lneas equipotenciales en la vecindad de dos configuraciones de carga (electrodos).2.-Calcular la diferencia de potencial entre dos puntos.3.-Calcular la intensidad media del campo elctrico.4.-Estudiar las caractersticas principales del campo elctrico.2.- MATERIALES*1 Cubeta de vidrio*1 fuente de voltaje de CD

*1 cucharada de sal*1 Voltmetro*4 Cables de conexin*1 punta de prueba*2 Electrodos de cobre*2 papeles milimetrados

3.-FUNDAMENTOS TEORICOS

Campo Elctrico Las fuerzas ejercidas entre s por las cargas elctricas se deben a un campo elctrico que rodea a cada cuerpo sometido a carga, y cuya intensidad est dada por la intensidad de campo E. Si ahora se encuentra una carga q dentro de un campo elctrico (producido por otra carga), entonces acta sobre la primera una fuerza F. Para la relacin entre intensidad de campo y la fuerza es vlida la frmula:

E

La magnitud de la intensidad de la fuerza elctrica, por lo tanto, est dada por la ecuacin:

F =q.E

La fuerza sobre una carga elctrica dentro de un campo elctrico es mayor mientras mayor sea la intensidad del campo elctrico, y mayor sea la misma carga. _ +

No obstante, el campo elctrico no slo se ve determinado por la magnitud de la fuerza que acta sobre la carga, sino tambin por su sentido. Por tanto, los campos elctricos se representan en forma de lneas de campo, que indican el sentido del campo. La forma de un campo elctrico est aqu determinada por la forma geomtrica de las cargas que generan el campo, al igual que por la posicin que adopten entre ellas. Las lneas de campo indican, en cada punto del mismo, el sentido de la fuerza elctrica. Al respecto, las siguientes imgenes muestran el campo elctrico de una carga puntual positiva (izquierda) y el de una carga puntual negativa (derecha). Las lneas de campo se desplazan en este caso en forma de rayos que salen hacia el exterior a partir de la carga. El sentido de las lneas de campo (indicado por las flechas) seala, de acuerdo a la convencin establecida, el sentido de la fuerza de una carga positiva (en cada caso pequeas cargas puntuales en las imgenes); esto significa que las lneas de campo parten cada vez de una carga positiva (o del infinito) y terminan en una carga negativa (o en el infinito). La densidad de las lneas de campo indica correspondientemente la intensidad del campo elctrico; aqu, sta decrece al alejarse de la carga puntual. Si se encuentran cargas positivas y negativas repartidas uniformemente sobre dos placas de metal colocadas frente a frente, en paralelo, como es el caso del condensador de placas planas paralelas, entre ambas superficies se generan lneas de campo elctrico paralelas, como se muestra en la figura siguiente. Estas lneas de campo parten de la placa con carga positiva y terminan en la placa con carga negativa. Dado que la densidad de las lneas de campo, al interior del condensador, es igual en todas partes, la intensidad de campo elctrico E de las placas es tambin igual en toda la superficie. Un campo elctrico de esta naturaleza recibe el nombre de campo elctrico homogneo.

Nota: Tambin en el exterior del condensador circulan lneas de campo entre las placas, las mismas que, no obstante, se "curvan" y no se tomarn en cuenta en lo sucesivo. Por esta razn, se prescindi de su representacin. Un cuerpo cargado elctricamente causa alrededor de l un campo electrosttico. Para determinar y medir dicho campo en un punto cualquiera es necesario introducir en las vecindades de dicho medio otro cuerpo cargado, que llamaremos carga prueba, y medir la fuerza que acte sobre l. La carga prueba q0 se considera lo suficientemente pequea de manera que la distorsin que su presencia cause en el campo de inters sea despreciable. La fuerza que acta la carga q0 en reposo en el punto p en un campo elctrico es:

F= q0.E Para visualizar la intensidad y la direccin de un campo elctrico se introduce el concepto de lneas de fuerza. Estas son lneas imaginarias que son trazadas tales que su direccin y su sentido en cualquier punto sern los del campo elctrico en dicho punto. Estas lneas de fuerza deben dibujarse de tal manera que la densidad de ellas sea proporcional a la magnitud del campo. Electrodo E + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ E

Electrodo

Dos puntos A y B en un campo electrosttico tienen una diferencia de potencial V, si se realiza trabajo para mover una carga de un punto a otro, este trabajo es independiente de la trayectoria o recorrido escogido entre estos dos puntos.

Sea un campo elctrico E debido a la carga Q. Otra carga q en cualquier punto A del campo se soportar una fuerza. Por esto ser necesario realizar un trabajo para mover la carga q del punto A a otro punto B a diferente distancia de la carga Q. La diferencia de potencial entre los puntos de A y B en un campo elctrico se define como: Donde: Diferencia de potencial entre los puntos de A y B: Trabajo realizado por el agente externo: Carga que se mueve entre A y B

De

4.- PROCEDIMIENTO Podemos decir que no existe instrumento alguno que permita medir la intensidad del campo elctrico en las vecindades de un sistema de conductores cargados elctricamente colocados en el espacio libre. Sin embargo, si los conductores estn en un lquido conductor, el campo elctrico establecer pequeas corrientes en este medio, las que se pueden usar para tal fin. 1. Arma el circuito del esquema. El voltmetro mide la diferencia de potencial entre un punto del electrodo y el punto que se encuentra en la punta de prueba. V Fuente 5V Puntero Cubeta Voltmetro Electrodo Electrodo + _

2. Ubique en forma definitiva los electrodos sobre el fondo de la cubeta de vidrio, antes de echar la solucin electroltica, preparada anteriormente en un recipiente comn. 3. Con el voltmetro, mida la diferencia de potencial entre un punto del electrodo y el punto extremo inferior del electrodo de prueba. 4. En cada una de las dos hojas de papel milimetrado trace un sistema de coordenadas XY, ubicando el origen en la parte central de la hoja, dibuje el contorno de cada electrodo en las posiciones que quedarn definitivamente en la cubeta. 5. Situ una de las hojas de papel milimetrado debajo de la cubeta de vidrio. Esta servir para hacer las lecturas de los puntos de igual potencial que ir anotando en el otro papel. 6. Eche la solucin electroltica en el recipiente fuente de vidrio. 7. Sin hacer contacto con los electrodos mida la diferencia de potencial entre ellos acercando el electrodo de prueba a cada uno de los otros dos casi por contacto y tomando nota de las lecturas del voltmetro.

V = 1.30 0,15 = 1,15v

8. Seleccione un nmero de lneas equipotenciales por construir, no menor de diez. 9. Entonces el salto de potencial entre y lnea ser, en el caso de seleccionar diez lneas por ejemplo:

, y en general, N: el nmero de lneas

En el caso de tener un nmero incmodo, redondee por el exceso o por defecto a un valor cercano cmodo. 10. Desplace la punta de prueba en la cubeta y determine puntos para los cuales la lectura del voltmetro permanece. Anote lo observado y represente estos puntos en su hoja de papel milimetrado auxiliar.

11. Una los puntos de igual potencial mediante trazo continuo, habr Ud determinado cada una de las superficies V2, V3, V4, V5,.

V1 = 1.5 V2 =1.0 V3 = 0.88 V4 = 0,75 V5=0.64

(-4.5,1) (-1.3,1) (-2.1,1) (-1,-2) (-0.2,2)

(-4.5,-1.2) (-1.3,-1) (-2,1) (-1.1,-2) (-0.1,-2)

(-5,2) (-4.2,3) (-3.1,4) (-1.5,5) (-0.2,6)

(-5,-1.8) (-4.3,-3) (-3.3,-4) (-1.9,-5) (-0.4,-6)

V6=0.55 V7=0.45 V8=0.35 V9=0.25 V10=0.15

(1,3) (1.9,2) (3,1) (4.1,2) (5,1)

(1,-2) (1.9,-3) (2.9,-2) (4,2) (5,-1)

(0.9,1) (2,4) (3,3) (4,3) (5,3)

(1,-3) (1.9,-4) (3,-3) (4,-3) (5,-3)