Mapeo de Campo eléctrico


Práctico Nº 4 de Física


Mapeo de campo eléctrico

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.
Se diceque existe un campo eléctrico en un punto, si sobre un cuerpo cargado colocado en dicho punto se ejerce una fuerza de origen eléctrico. Puesto que la fuerza es una magnitud vectorial, el campo eléctrico lo es también. El valor del campo eléctrico en cualquier punto, representado por E, se define como el cociente obtenido al dividir la fuerza F ejercida sobre un cuerpo de prueba colocado en unpunto, por la cantidad de carga q' del cuerpo de prueba: E= F/q'
La dirección del campo eléctrico en un punto es la dirección de la fuerza ejercida sobre una carga de prueba positiva colocada en el punto. La fuerza sobre una carga negativa, tal como un electrón, es, por consiguiente, opuesta a la dirección del campo.
La fuerza ejercida sobre una carga q' en un punto en que la intensidad del campoeléctrico es E, es igual al producto de la intensidad del campo por la carga. Para calcular la intensidad del campo eléctrico en un punto P del espacio, separado una distancia r de una carga puntual q, imaginemos una carga de prueba q' colocada en el punto P. La fuerza sobre la carga de prueba es, en virtud de la Ley de Coulomb (E=F/q')

Nosotros trabajaremos mapeando el campo eléctrico entre dosplacas primero, y luego entre dos cargas. Nuestro objetivo de trabajo es realizar un mapa de las líneas de campo para diferentes distribuciones de carga.

Antes de comenzar con los procedimientos podemos decir que utilizaremos los siguientes elementos:

Fuente: genera corriente.
Cables conductores: conducen la corriente y cierran el circuito.
Voltímetro digital: mide la diferencia de potencialen Voltaje
Pinzas: planas y cocodrilo
Plaqueta: compuesta por una base de cartón, luego colocamos papel blanco, encima papel carbónico y sobre todo ponemos una matriz conductora.

En primera instancia realizaremos el mapeo de campo eléctrico entre placas.
Si tenemos dos placas paralelas planas, separadas por una distancia pequeña entre ellas en comparación con sus dimensiones. Supongamos quese encuentran uniformemente electrizadas con cargas de la misma magnitud y de signos contrarios, como se observa en la figura:


Si se coloca una carga de prueba q en P1 situado entre las placas, tal carga quedara sujeta a una fuerza F, debido al campo eléctrico originado por las placas en el espacio que existe entre ellas dirigida de placa positiva a negativa. Al desplazar la carga de pruebaq hacia otro punto cualquiera entre las placas (como P2, o el P3, etc.), se puede observar que sobre q actuara una fuerza F de la misma magnitud, la misma dirección y el mismo sentido que la que actuaba cuando en P1, por lo tanto, concluimos que el campo eléctrico existente entre estas placas tiene en cualquier punto, el mismos valor, la misma dirección y sentido, un acampo como esto se denominacampo eléctrico uniforme.
En la figura anterior se ve que las líneas son paralelas (la dirección de E no varia) y se encuentran igualmente espaciadas (el valor de E es constante), lo que indica que el campo eléctrico es uniforme en la región. Pero es importante notar que estas consideraciones son validas solo para puntos que se hallan lejos de los extremos de las placas, de hecho las líneas defuerza son curvas en los extremos.

El circuito que debemos armar en esta primera instancia con estos elementos es el siguiente:


Este dispositivo nos permitirá tomar una gran cantidad de puntos sobre cada valor, es decir; decidiremos buscar siete valores a elección (en este caso decidimos buscar: 11V, 10V, 9V, 8V, 7V, 6V, 4V) y luego con el puntero buscaremos cada uno de estos valores siete...