Líneas de Fuerza Y Líneas Equipotenciales

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PRACTICA N° 1 Líneas De Fuerza Y Líneas Equipotenciales

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PRACTICA N 1Lneas De Fuerza Y Lneas Equipotenciales

I. INTRODUCCION:Las superficies equipotenciales son las formas geomtricas que se forman a partir de una partcula cargada, y estn conformadas por puntos de campo en los cuales el potencial de campo no vara. Una de las caractersticas de las lneas equipotenciales es que son perpendiculares a las lneas de campo elctrico. Estas figuras geomtricas varan de acuerdo a la forma de la partcula, por ejemplo para el caso de una esfera las lneas equipotenciales sern entonces esferas tambin, que a medida que se alejan de su centro de carga su potencial de campo va a disminuir uniformemente dentro de la lnea equipotencial hasta hacerse cero o encontrarse con otra superficie equipotencial de otro cuerpo. II. OBJETIVOS:

Obtencin experimental del potencial electrosttico V en la cuba electroltica para las configuraciones de electrodos sugeridas y trazado de las lneas equipotenciales correspondientes. Elaboracin de un esquema cualitativo de las lneas de fuerza del campo elctrico E.

III. OBJETIVOS ESPECFICOS

Trazar experimentalmente las curvas equipotenciales y el campo elctrico de un sistema de electrodos cargados elctricamente

IV. FUNDAMENTO TERICO:

Una de las ms importantes interacciones de la naturaleza en la interaccin elctrica. En particular las fuerzas que actan en los tomos y molculas fundamentalmente son de origen elctrico; por eso sta interaccin determina principalmente la estructura interna de los diferentes cuerpos.La fuerza de interaccin elctrica estn relacionadas con la existencia de una caracterstica fsica especial de las partculas: con la carga elctrica. Los cuerposque no llevan carga elctrica no interaccionan elctricamente entre s. Si dos cuerpos se pueden considerar como partculas puntuales cargadas, estos interaccionan siguiendo la ley de Coulomb. La fuerza elctrica ejercida porua carga sobre otra es un ejemplo de accin a distancia, semejante a la fuerza gravitatoria ejercida por una masa sobre otra. La idea de accin a distancia prsenla un problema conceptual difcil. Para evitar el problema de la accin a distancia se introduce el concepto de campo elctrico. As, una carga crea un campo elctrico E en todo el espacio y este ejerce una fuerza sobre otra carga. La fuerza es as ejercida por el campo en la posicin de la segunda carga, ms que por la propia primera carga que se encuentra a cierta distanciaEn el caso general, al variar en magnitud y en direccin de un punto a otro, el campo posee un carcter complejo. El campo elctrico puede representarse dibujando lneas que indiquen su direccin. En cualquier punto, el vector campo E es tangente a las lneas de campo elctrico, que se llaman tambin lneas de fuerza porque muestran la direccin de la fuerza ejercida, sobre una carga de prueba positiva. Para trazarlas se siguen las siguientes reglas: Las lneas de campo elctrico comienzan en las cargas positivas (o en el infinito) y terminan en las cargas negativas (o en el infinito). Las lneas se dibujan simtricamente saliendo o entrando a la carga. El nmero de lneas que salen de la carga positiva o entran en la carga negativa es proporcional a la magnitud de la carga. La densidad de lneas (nmero de lneas por unidad de rea perpendicular a la misma) en un punto es proporcional al valor del campo en ese punto. A grandes distancias de un sistema de cargas, las lneas de campo estn igualmente espaciadas y son radiales como si procediesen de una sola carga puntual igual a la carga neta del sistema. Dos lneas de campo nunca pueden cruzarse. Si dos lneas de campo se cruzan, esto indicara dos direcciones para E en el punto de interseccin, lo cual es imposible.Ms. Roberto Rojas Alegra - Lic. Jos Vsquez Daz

LABFISGE - Departamento Acadmico de FsicaPgina 2

A) LNEAS DE CAMPO DE UN DIPOLO

B) LNEAS DE CAMPO DE UN SISTEMA DE CARGAS+2Q Y -Q

Una propiedad muy importante de la fuerza elctrica es que, as como la fuerza gravitatoria, es conservativa. Este hecho tiene fundamental importancia, porque permite describir de una manera conveniente los fenmenos electrostticos en trminos de una energa potencial elctrica. As mismo, es posible definir una cantidad escalar' llamada potencial elctrico a partir de la cual es posible determinar el campo elctrico, que por ser una magnitud vectorial, es ms compleja su determinacin. La diferencia de potencia es igual al trabajo por unidad de carga que debe de realizar un agente externo para mover una carga de prueba desde A hasta B, sin que cambie la energa cintica. Con frecuencia se toma la funcin potencial como igual a cero en algn punto conveniente. Para una carga puntual se toma uno de los puntos en el infinito, por lo que en este caso el potencial se define como el trabajo que debe realizarse sobre una carga elctrica para trasladarla desde el infinito a la presencia de la carga que crea el potencial.

Los puntos del espacio en que el potencial tiene el-mismo valor forman cierta superficie. Esta clase de superficies se denominan superficies equipotenciales. Al desplazar una carga sobre una superficie equipotencial, el trabajo realizado por las fuerzas del campo es cero, lo cual quiere decir que la fuerza es perpendicular al desplazamiento. Por consiguiente se puede afirmar que la intensidad del campo elctrico en cada punto del espacio es perpendicular a la superficie equipotencial que pasa por ese punto. En otras palabras, las lneas de campo son perpendiculares a las superficies equipotenciales. Por ejemplo, en el caso de una carga puntual (figura 2a), las lneas de campo son rectas que pasan por la carga, y las superficies equipotenciales, superficies de esferas concntricas con la carga. La geometra de estas curvas es sencilla, pues la forma de los conductores cargados tambin lo es. Es evidente que si la geometra de los conductores cargados es compleja, la forma del campo elctrico que producen, y sus correspondientes superficies equipotenciales, tambin lo son; de all que la determinacin analtica de las lneas o superficies equipotenciales, segn sea el caso, puede ser muy difcil, sino imposible, y que la nica forma de obtenerlas sea experimentalmente.

V. MATERIALES Y METODOS :

A. Materiales:

Voltmetro analgico (Multitester) Cables de conexin. Cuba electroltica Solucin Electroltica (sulfato de cobre) 2 unidades de papel milimetrado Electrodos de cobre.(placa y punta)

MULTITESTER

Cables de conexinSULFATO DE COBRE

PAPEL MILIMETRADOELECTRODOS DE COBRE

BANDEJA DE VIDRIO

B. Metodologa:1) Se coloc papel milimetrado debajo de la cubeta, para medir las coordenadas de los puntos equipotenciales.2) En la cubeta se puso una capa de agua de 0,5 cm aproximadamente.3) Se conect el voltmetro. El borne positivo del voltmetro fue conectado al explorador,.4) El explorador se movi dentro del agua, variando el potencial mientras se desplazaba de un electrodo hacia el otro.5) Con el explorador en la cubeta se buscaron puntos que tengan el mismo potencial (6 coordenadas que tengan el mismo potencial).6) Los puntos se trasladan al papel milimetrado y con estas se dibujan las lneas equipotenciales.

Las disposiciones de electrodos a considerar son:

Dos Electrodos ,Uno Con Una Cargar Puntual y otra una Placa Metlica, A Potencial V y Cero, Respectivamente (Configuracin Dipolos)

TAREATrazar experimentalmente las curvas equipotenciales y las lneas de campo elctrico de las configuraciones de electrodos cargados elctricamente (1) y (2), indicando los valores, en voltios, de las curvas equipotenciales

VI. DISCUSINObservando los campo elctrico es uniforme alrededor de la carga puntual como se observa nuestro grfico, se podra haber obtenido datos diferentes a los que se realiz en la prctica si es que se hubiera contado con electrodos ms estables ya que al hacer la bsquedas de las carga los electros se podan desplazar al tenerlas sujetas con las manos lo cual no facilit la bsqueda de las cargas.VII. CONCLUSIONES Se logr obtener experimentalmente los potenciales electroestticos. en la cuba, con los procedimientos que el docente proporciono, con la explicacin que se dio en el laboratorio, y de esta forma se pudo trazar las lneas equipotenciales correspondientes en el papel milimetrado. Se elabor el esquema de las lneas de fuerzas del campo elctrico, con los puntos donde los voltajes llegaban a cero. En la carga puntual las curvas equipotenciales son ms apegadas en estas zonas porque la magnitud es ms intensa, En la placa metlica las curvas equipotenciales son ms lejanas en estas zonas porque la magnitud mucho menor.

VIII. RECOMENDACIONES

Para la mayor realizacin de este experimento es necesario que los electrodos se encuentren lo ms limpio posible, el galvanmetro correctamente calibrado y los puntos en la grfica se deben de tomar con aproximacin hasta milmetros, puesto que para este experimento trabajamos solo con nmeros enteros en lo posible

ANEXOS:

Preparando cableado para medicin de cargas

Diagrama del procedimiento Probando el voltaje en la cuba