Informe Lineas Equipotenciales

Universidad del cauca, Bermeo Melo., Burbano Hernández., Claros Carballo y Contreras Ossa.

Laboratorio De Electromagnetismo

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Resumen-En la práctica deben observarse las formas de las líneas equipotenciales de electrodos con diferentes formas a través de la medición del voltaje en diversos puntos entre los electrodos, con el fin de deducir el campo eléctrico generado a través de estos. Palabras clave: - Líneas equipotenciales Abstract – In practice must be observed the forms of equipotential lines with different forms electrodes across measuring the voltage at various points between the electrodes, so as to deduce the electric field generated through these.

INTRODUCCIÓN

Para la presente práctica de laboratorio se utiliza dos montajes que consisten en ubicar dos electrodos de distintas formas en un recipiente de plástico (que contiene una superficie cuadriculada en el fondo) para que luego sean sumergidos en un poco de agua y posteriormente realizarles la respectiva conexión con la fuente de tal manera que ésta disipe un voltaje de 10 voltios. En seguida se efectúa la conexión con el polo negativo del multímetro digital y se deja el polo positivo libre para así poder llevar a cabo las correspondientes mediciones de los voltajes que se

repiten en cada punto y obtener las coordenadas de estos. Dicho proceso se pone en práctica con el fin de determinar la distribución de las líneas equipotenciales para cada una de las formas adoptadas por los electrodos y deducir el campo eléctrico a partir de éstas.

MARCO TEÓRICO En el universo hay cargas que pueden crear en el espacio un campo eléctrico vectorial ósea que en cada punto del espacio está definido un vector, o, también un campo de potencial eléctrico escalar, que significa que en cada punto del espacio está definido un escalar, y cuyas expresiones matemáticas dependen de una distancia r, entre el campo y la o las cargas que en él se encuentran interactuando.

En general, los campos dependen de la distancia, cantidad, tipo y ubicación de las cargas en el espacio. En la realización de práctica aparecen las líneas equipotenciales que son una línea imaginaria o una zona donde todos los puntos que la conforman tienen igual potencial eléctrico, se les llama de esta forma (líneas equipotenciales) y es aplicable para condiciones en dos dimensiones, ya que en 3D, son superficies equipotenciales. Las líneas equipotenciales no pueden desviarse de una manera

LINEAS EQUIPOTENCIALES

J.A. Bermeo Melo1, C.A. Burbano Hernández2, D.F. Claros Carballo3 y C.A. Contreras Ossa4. 1Ingeniería física, Facultad de Ciencias Exactas y de la Educación, Universidad delCauca,jessicabm@unicauca 2Ingeniería física, Facultad de Ciencias Exactas y de la Educación, Universidad del Cauca,burbanoh@unicauca 3Ingeniería física, Facultad de Ciencias Exactas y de la Educación, Universidad del Cauca,dfclaros@unicauca

4Ingeniería física,Facultad deCiencias Exactas ydelaEducación,UniversidaddelCauca, cristiancontre@unicauca Tel:3132115024

Fecha de realización: 18/09/2013 Fecha de entrega: 21/09/2013



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perpendicular a su transcurso ya que un punto no puede tener dos potenciales distintos al mismo tiempo, esto cumple el papel de una función, que no puede terne dos imágenes, y cabe aclarar que estas tampoco tienen ninguna dirección definida.

Líneas de campo eléctrico: Estas líneas se relacionan con el campo eléctrico en cualquier región del espacio de la siguiente manera: • El vector del campo eléctrico es tangente a la línea del campo eléctrico en cada punto, en el caso que los electrodos tiene geometría circular, esto se puede observar en (imagen 14 líneas equipotenciales). • Por lo general las líneas de campo están dirigidas radialmente, según las cargas, estas van hacia dentro o hacia afuera. Diferencia de potencial: también se le conoce como voltaje, éste aplicado en un punto indica el voltaje o potencial en dicho espacio con respecto a tierra, ósea con respecto al potencial cero. Campo eléctrico: El campo eléctrico depende del tipo de carga y se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma con respecto la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga específica que está actuando sobre éste. La dirección del campo eléctrico depende, como se mencionó anteriormente por el tipo de carga. Superficie equipotencial: se entiende como la superficie que tendría aquella línea equipotencial que está vista en 2D ahora con visión en 3D y conservando el principio de equidad en el potencial eléctrico.

RESULTADOS

A. Imágenes Imagen 1 Montaje I (esquema)

Imagen 2 Montaje I (real)

Imagen 3 Montaje II (esquema)



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B. Tablas Tabla 1 Voltajes Jugos individuales

Aspecto físico electrodos= laminas rectas Coordenadas (x,y) Punto V1

2.6 V2 5

V3 6.8

V4 7

V5 9.2

-1 (10,-7) (0,-6) (-3,1) (4,-7) (-11,-7) -2 (10,-6) (0,-5) (-3,2) (4,-6) (-11,-6) -3 (10,-5) (0,-4) (-3,3) (4,-5) (-11,-5) -4 (10,-4) (0,-3) (-3,4) (4,-4) (-11,-4) -5 (10,-3) (0,-2) (-3,-2) (4,-3) (-11,-3) -6 (10,-2) (0,-1) (-3,0) (4,-2) (-11,-2) -7 (10,-1) (0,-0) (-3,-3) (4,-1) (-11,-1) -8 (10, 0) (0,1) (-3,-4 (4,0) (-11,0) -9 (10, 1) (0,2) (-3,-1) (4,1) (-11,1) -10 (10, 2) (0,3) (-3,-5) (4,2) (-11,2)

Tabla 2 Voltajes Jugos Mesclados

Aspecto físico electrodos= laminas circulares Coordenadas (x,y) Punto V1

6 V2 3,6

V3 2,5

V4 1,6

V5 7,5

-1 (2,-3) (0,-6) (0,-7) (-4,-7) (1,-3) -2 (4,-1) (3,-5) (4,-6) (-4,7) (2.5,-1.5)

-3 (4,0) (5,-3) (5,-5) (-8,-1) (3,-1) -4 (4,1) (6,-1) (6,-4) (8,-1) (3,1) -5 (3,2) (5,3) (7,-1) (1,8) (-3,1) -6 (0,4) (-5,3) (7,1) (-1,8) (-3,-1) -7 (-2,3) (-4,-4) (6,4) (-2,-8) (1,3) -8 (-3,2) (-3,-5) (4,6) (4,7) (-1,-3 -9 (-4,0) (-3,5) (-2,7) (4,-7) (-1,3) -10 (-3,-2 (6,1) (-6,4) (2,-8) (2.5,1.5)

Dónde: V Voltaje

PROCESAMIENTO DE DATOS 1. Grafique las líneas equipotenciales obtenidas para los diferentes tipos de electrodo; explique la forma de cada una. ¿Se cruzan dos líneas equipotenciales? Explique. R/ Para el montaje I Imagen 4 Primera medición V1=2.6 v

Imagen 5 Segunda medición V1= 5 v



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Imagen 6 Tercera medición V1=6,8 v

Imagen 7 Cuarta medición V1= 7 v

Imagen 8 Quinta medición V1=9.2 v

Para el montaje II Imagen 9 Primera medición V1= 6 v



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Imagen 10 Segunda medición V1= 3.6 v

Imagen 11 Tercera medición V1=2,5 v

Imagen 12 Cuarta medición V1= 1,6 v

Imagen 13 Quinta medición V1= 7.5 v



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2. A partir de las líneas equipotenciales graficadas en el punto anterior obtenga y dibuje las líneas de campo eléctrico para cada uno de los arreglos realizados. ¿Corresponde a lo predicho teóricamente? Analice la situación a la luz de la teoría y las mediciones efectuadas. R/ En las placas conductoras, las líneas del campo eléctrico son perpendiculares a las placas y las líneas equipotenciales son paralelas a las placas. Como se puede observar en (imagen 13.): Imagen 13 líneas equipotenciales

Las líneas equipotenciales adoptan la forma del electrodo, en seguida se ilustra un esquema (imagen14) del comportamiento de estas, en el caso que el electrodo es de geometría circular. Imagen 14 líneas equipotenciales

Lo ilustrado en las gráficas anteriores concuerda con lo dicho teóricamente, pues las líneas equipotenciales adquieren su forma dependiendo de la forma de los electrodos respectivamente, el potencial en el primero sigue la trayectoria de una línea recta y en el segundo la trayectoria circular. Con un radio R. 3. La presente práctica ha permitido determinar líneas equipotenciales o superficies equipotenciales? Cuál es la diferencia R/ Según los requerimientos, la práctica permite determinar líneas equipotenciales de un campo eléctrico. En sí, una superficie equipotencial es una zona en el espacio geométrico de 3 dimensiones, que está conformada por los puntos de un campo escalar, en los cuales el "potencial eléctrico o voltaje", es constante. Se diferencian de las líneas equipotenciales en lo siguiente: cuando las superficies equipotenciales se restringen a un plano, como lo realizado en la práctica, la intersección lineal de las superficies equipotenciales con dicho plano, son líneas de los ejes del plano y las que cumplen estas condiciones se denominan líneas equipotenciales. En el primer montaje (Imagen 1) se presencian líneas equipotenciales, que son aquellas que son paralelas a las placas de electrodos, además las líneas del campo eléctrico son perpendiculares a las placas. Igualmente en el segundo montaje (Imagen 3) se pueden presenciar que son aquellas en las cuales el potencial toma un valor constante, de forma circular.



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CONCLUSIONES

Por medio de las observaciones realizadas en la práctica se puede concluir que:

� Cuanto más se acerca al electrodo negativo

se nota que el voltaje es más bajo.

� A medida que se acerca al electrodo positivo los voltajes incrementan.

� Las líneas de campo van en dirección

opuesta a la dirección del sentido en que el voltaje va incrementando.

� Dos líneas equipotenciales no se cruzan, son

paralelas en el caso que la geometría de los electrodos lo sea, debido a que no puede haber un punto que posea dos potenciales distintos al mismo tiempo.

� Las líneas equipotenciales tienen la tendencia a adoptar la misma forma de los electrodos utilizados.

� Independientemente de cómo ubiquemos los

electrodos, me refiero al sentido del lado positivo y negativo, alrededor de la zona del electrodo negativo se establecen zonas equipotenciales de bajo voltaje y a medida que se acerca al electrodo positivo los voltajes incrementan.

BIBLIOGRAFÍA

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� Wikipedia,” Líneas de campo eléctrico”< http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADneas_de_campo > ( 19 Sep 2013).

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“potencial eléctrico o voltaje”, http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=133188, (19 Sep-2013).

� SERWAY, Raymond. A. JEWETT, John W. Campos Eléctricos. Física para ciencias e ingeniería. , 5ª. Edición. McGraw Hill. Alejandro A. Gómez Ruiz, 2000. Secciones 23.5, 6 y 25.1, 3, 6,9.

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� Emilioescobar.org. “diferencia de potencial”, <http://emilioescobar.org/u2/u2.htm>, (19 Sep-2013).

� M Olmo R Nave, carga puntual (Imagen 14), ca, < http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/equipot.html >

� M Olmo R Nave, campo constante (Imagen 13) , ca, <http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/equipot.html>



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BIOGRAFIAS

Jessica Alejandra Bermeo Melo, Nació en Popayán, Cauca. Efectúo su bachiller en el colegio la Merced, Actualmente es estudiante de cuarto semestre de Ingeniería Física en la Universidad del Cauca.

Christian Burbano Hernández, nació en Pasto, Nariño. Culmino su estudios básica secundaria en el colegio Jesús Nazareno de El Tambo Nariño, Actualmente reside en Popayán, Cauca y es estudiante de cuarto semestre de Ingeniería Física en la Universidad

del Cauca, con interés en robótica.

Diego Fernando Claros, nació en Pitalito Huila, realizó su bachiller en el colegio departamental y actualmente es estudiante de Ingeniería Física en la universidad del cauca.

Cristian Alexander Contreras Ossa nació el 31 de mayo de 1995 en la ciudad de Popayán, Colombia. Realizó sus estudios primarios y del bachillerato en el colegio Seminario Menor Arquidiocesano y actualmente cursa

tercer semestre de Ingeniería Física en la universidad del Cauca.

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