Superficie Equipotencial

Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniería
Departamento de Física
Física 1

INTRODUCCIÓN

Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson.El caso más sencillo puede ser el de un campo gravitatorio en el que hay una masa puntual: las superficies equipotenciales son esferas concéntricas alrededor de dicho punto. El trabajo realizado por esa masa siendo el potencial constante, será pues, por definición, cero.
Cuando el campo potencial se restringe a un plano, la intersección de las superficies equipotenciales con dicho plano, sonllamadas líneas equipotenciales.
En el laboratorio, con el objetivo de comprender de una manera practica como se comportan las líneas de carga en una superficie equipotencial mediante la aplicación de diferentes cargas a una superficie, en este caso papel conductor, se logro observar que se formaban curvas equipotenciales, gracias a la ayuda del multímetro digital, con el cual se marcaron unaserie de puntos en los cuales la carga era igual dichos puntos formaban una curva. Se realizaron varias curvas equipotenciales con diferentes cargas con las cuales se constato que el radio de dichas curvas era inversamente proporcional al potencial.

OBJETIVOS

* Generales:
* Analizar una superficie equipotencial su comportamiento y características.

* Específicos:* Dibujar curvas equipotenciales para diferentes distribuciones de carga.
* Hacer una gráfica del comportamiento de las diferentes distribuciones de potencial eléctrico de una superficie equipotencial Obtener el periodo, la longitud de onda y la frecuencia.
* Observar las diferencias de potencial eléctrico que se producen cuando al sistema se agregan placas de metal ouna roldan.
* Describir los posibles errores de la medición y sus posibles causas.
* Resumir lo hecho en la práctica.

HIPÓTESIS

Es un hecho que de toda la población que se ve beneficiada con la electricidad tiene un escaso manejo de la mismo, y mucho menos del uso de instrumentos como por ejemplo, el multímetro, el cual es muy útil para pode medir una superficieequipotencial, en la cual el potencial de carga toma un valor constante. Estas superficies creadas por cargas puntuales forman esferas concéntricas con centro en la carga. Si observamos la ecuación de potencial eléctrico V=(kQ)/r observamos que si despejamos el radio este se mantendrá constante si la carga toma un valor constante. Si observamos al aumentar el radio disminuirá el potencial ya que este esinversamente proporcional al radio. La superficie equipotencial creada por las cargas puntuales en este caso particular no describirá una circunferencia debido a que las cargas interfieren una con otra, serán de forma elíptica.

MARCO TEÓRICO

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Se puede representar el potencial eléctrico mediante las denominadas superficies equipotenciales, que son el lugargeométrico de los puntos del espacio en los que el potencial tiene un mismo valor, es decir, la familia de superficies
V(x, y, z) = cte.
Esta ecuación representa una superficie en el espacio tridimensional, de un modo similar a las curvas de nivel (altura constante) en un mapa cartográfico o las curvas isobaras (presión constante) en un mapa meteorológico.
Una característica importante de lassuperficies equipotenciales es que son perpendiculares a las líneas de fuerza del campo eléctrico en todo punto, lo cual resulta de las propiedades del operador gradiente. Las superficies equipotenciales se obtienen de

que representa a una familia de esferas centradas en la carga. Como se puede comprobar en la figura previamente mostrada de las líneas de fuerza, éstas son perpendiculares a las...