Campo eléctrico y potencial eléctrico

UNIVERSIDAD DON BOSCO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
LABORATORIO DE FÍSICA
ASIGNATURA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

LABORATORIO 3:
CAMPO ELÉCTRICO Y POTENCIAL ELÉCTRICO
I. OBJETIVOS

Determinar la relación entre la intensidad del campo eléctrico E en un punto fijo con respecto a
la diferencia de potencial, manteniendo una distancia r fija medida desde el centro de una
esfera conductora.Determinar la relación entre la intensidad de campo eléctrico E y la distancia r, medida desde el
centro de una esfera conductora, cuyo potencial eléctrico se mantendrá constante.

II. INTRODUCCIÓN
El campo eléctrico E, en un punto del espacio se define como la fuerza

eléctrica F que

actúan sobre una carga de prueba positiva q o colocada en ese punto, dividida entre la
magnitud de la carga de prueba:

Siuna carga de prueba qo, se coloca a una distancia r de una carga puntual q, la magnitud de
la fuerza que actúa sobre aquella está dada por la ley de Coulomb:

La magnitud del campo eléctrico en el punto donde se localiza la carga de prueba debe
ser:

La dirección E es la misma que la de F; en la línea que une a q y qo, y señala hacia q, si ésta es
negativa y en dirección contraria si ésta espositiva.

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POTENCIAL ELECTRICO
La fuerza electrostática es conservativa, por lo que se puede calcular el cambio de
energía potencial cuando la carga qo pasa de un punto “a” a otro “b” de un campo
eléctrico. El cambio de energía potencial es igual al trabajo en contra del campo eléctrico
producido por q cuando qo se mueve de “a” a “b”.

; Ecuación 4

Si el punto “a” se ubica en el infinito, (a unadistancia tal que el campo producido por q no es
perceptible) entonces se define el potencial eléctrico en el punto “b” como:
Por definición la diferencia de potencial entre los puntos “a” y “b” es:

El potencial eléctrico en un punto cualquiera situado a una distancia r de una carga puntual q
es:

POTENCIAL ELECTRICO DE UNA ESFERA CONDUCTORA
En todo conductor eléctrico la carga eléctrica sedistribuye sobre su superficie; el campo
eléctrico en su interior es cero y el trabajo neto efectuado sobre una carga de prueba por la
superficie para cualquier trayectoria interior será cero.
Esto significa que en el interior de la esfera el potencial eléctrico es constante e igual al de su
superficie. Para una esfera conductora de radio R, con carga distribuida Q, el potencial
eléctrico en susuperficie (y en su interior) se puede determinar mediante la expresión:

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Para distancias mayores que R, (r > R) la esfera se comporta como una carga puntual y

el potencial eléctrico resulta ser:

RELACION (Vr y E)

La magnitud E del campo eléctrico se relaciona con el potencial eléctrico así:

Obsérvese que para un punto a una distancia r del centro de una esfera conductora de radio R,
donde r > R,se tendrá que:

CARGA EN UNA ESFERA CONDUCTORA
La carga en una esfera conductora se determina a partir de su capacitancia. La capacitancia se
define como la razón entre la magnitud de la carga y la magnitud de la diferencia de
Potencia aplicada.

La capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para almacenar carga y
energía potencial eléctrica. Para una esfera la capacitanciaviene dada por:

Donde
Relacionando la ecuación 14 con 15 se puede obtener una nueva relación para
determinar la carga en la esfera. Donde V representa la diferencia de potencial que se le aplica
a la esfera.

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III. TAREA PREVIA
1. Defina y explique los siguientes conceptos:
a) Carga puntual.

b) Gradiente de potencial

c) Campo eléctrico

d) Carga de prueba.

e) Líneas de campo eléctrico

f)Vector de campo eléctrico.

g) Potencial eléctrico.

h) Superficies equipotenciales.

2. Mencione 3 propiedades características de las líneas de campo eléctrico.
Dibuje el bosquejo de las configuraciones de líneas de campo eléctrico para los siguientes
casos:
a) Una carga puntual positiva.

b) Una carga puntual negativa.

c) Un dipolo eléctrico.

d) La región entre dos placas de cargas

iguales y...