Regiones equipotenciales

No

3
DEPARTAMENTO DE FISICA Y GEOLOGIA

LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Y LINEAS DE CAMPO ELECTRICO

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

Objetivos
1. Dibujar líneas de campo a través del mapeo de líneas equipotenciales. 2. Medir el valor del potencial eléctrico en la dirección de su gradiente para corrientes estacionarias y realizar laanalogía correspondiente con la situación electrostática.

Esquema del laboratorio y materiales Equipo requerido
Papel conductor con diferentes configuraciones Fuente de Volataje Multimetro

Cantidad
4 1 1

Observaciones

Marco teórico y Cuestionario
La fuerza eléctrica entre dos cargas esta dirigida a lo largo de la línea que une las dos cargas y depende inversamente del cuadrado de suseparación, lo mismo que la fuerza gravitacional entre dos masas. Tal como la fuerza gravitacional, la fuerza eléctrica es conservativa, luego hay una función de energía potencial (U) asociada con ella. Si se coloca una carga q dentro de un campo eléctrico, su energía potencial es proporcional a la posición de la carga y al valor de q. Pero, la energía potencial por unidad de carga se denominapotencial eléctrico (V), es una función de la posición en el espacio donde esté colocada la carga y no del valor de la carga q.

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LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Y LINEAS DE CAMPO ELECTRICO

r r E ( x, y , z ) , la fuerza eléctrica ( F ) actúa sobre la carga moviéndola a través de una trayectoria C que r r dependerá de la función vectorial E ( x, y , z ) . Lacarga al realizar un desplazamiento infinitesimal dl , r cambia su energía potencial una cantidad dU dada por: r r dU = − F ⋅ dl (1) r r Como la fuerza eléctrica ejercida por el campo eléctrico sobre la carga puntual es F = qE , entonces,
cuando la carga realiza el pequeño desplazamiento debido al campo eléctrico, el cambio en su energía potencial electrostática es: (2) El cambio en su energíapotencial es proporcional al valor de la carga q. El cambio de energía potencial por unidad de carga (llamado diferencia de potencial dV) es:

Campos Eléctricos Estáticos: Son aquellos cuyo valor en un determinado punto del espacio no cambia con el tiempo. Potencial eléctrico (V) y diferencia de potencial (ΔV) Cuando una carga eléctrica q se coloca dentro de una región donde existe un campo eléctricoestático

r r dU = − qE ⋅ dl

dV =

r r dU = − E ⋅ dl q r b r ΔU = − ∫ E ( x, y, z ) ⋅ dl a q

(3)

Si la carga se desplaza desde un punto a hasta un punto b, el cambio en su potencial eléctrico es:

ΔV = Vb − Va =

(4)

La función V es llamada el potencial eléctrico o simplemente potencial. Tal como el campo eléctrico estático, V es una función de las posición, con la diferenciaque el potencial es una función escalar y el campo eléctrico estático es una función vectorial. Pero, ambas son propiedades del espacio que no dependen del valor de la carga. Si la energía potencial eléctrica de la carga q y el potencial eléctrico en el espacio son cero en el mismo punto, la relación entre ellos esta dado por: (5) U = qV Calculo del campo eléctrico a partir del potencial eléctricoSi se conoce el potencial en todo punto de una región del espacio, se puede usar para calcular el campo eléctrico. Considerando un desplazamiento pequeño cambio en el potencial es:

r r dl en un campo eléctrico estático E ( x, y , z ) . El

r donde E l es la componente de E ( x, y , z ) paralelo al desplazamiento. Entonces, dV El = − dl
Si no hay cambio en el potencial al pasar de un punto aotro, es decir, dV = 0 , el desplazamiento

r r dV = − E ⋅ dl = El dl

(6)

(7)

perpendicular al campo eléctrico E ( x, y , z ) . El cambio más grande ocurre cuando el desplazamiento es a lo largo del campo eléctrico. Como un vector que apunta en la dirección del cambio más grande en una función escalar y que tiene magnitud igual a la derivada de esa función respecto a la distancia en...