Superficies Equipotenciales

SUPERFICIES Y LINEAS EQUIPOTENCIALES
Julián Andrés Victoria
Daniel García
Manuel Esteban Latorre
Grupo 3
Santiago de Cali, 1 Marzo 2011
Universidad Autónoma de Occidente

RESUMEN

En esta práctica se determinara y analizara las líneas equipotenciales generadas alrededor de dos electrodos en diferentes configuraciones, de las cuales obtendremos sus respectivas líneas de campoeléctrico entre estos electrodos basados en su concepto.
También analizaremos la relación que existe entre potencial y posición en una configuración de electrodos en forma de placas paralelas.

INTRODUCCION

El campo eléctrico se puede definir como una perturbación del espacio generado por una carga. Este campo es proporcional a la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia queexiste desde la carga hasta un punto en el espacio [1]:
E=Kqr2

Donde K es la constante eléctrica, q es la carga y r la distancia entre la carga y un punto.
También puede describirse por medio de la fuerza que siente una carga debido al campo eléctrico de otra:
E=Fq0
Donde q0 es la carga de la partícula que siente la fuerza.
Es posible representar gráficamente el campo eléctrico creado poruna carga por medio de las líneas de campo eléctrico, donde el vector campo eléctrico siempre es tangente a estas líneas en todos sus puntos. Estas líneas están dirigidas hacia fuera y se prolongan hasta el infinito cuando se trata de una carga positiva. En una carga negativa, las líneas de campo eléctrico van dirigidas desde el infinito hacia la carga, como se observa en la Figura -1.

Figura-1: Imagen de las Líneas de Fuerza para cargas puntuales negativa y positiva [2].

“El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba” [2]. De acuerdo a la definición de energía potencial eléctrica, se tiene:

dU=-F.dl

Como se dijo anteriormente setiene que:  

F=q0E

Cuando la carga experimenta un desplazamiento dl en un campo eléctrico E la variación de energía potencial eléctrica es:
dU=-q0E dl

Como dU= q0dV donde dV es la diferencia de potencial, se tiene:

dV=-E.dl (1)

Una superficie equipotencial se puede definir como una superficie donde el potencial eléctrico es el mismo en todos los puntos de su frontera, estospuntos forman curvas a las cuales se les llama líneas equipotenciales [3], estas líneas son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico según la ecuación (1). Se puede observar este fenómeno creado por una carga puntual como se muestra en la figura 0.

Figura 0: Líneas de fuerza y superficies equipotenciales de una carga puntual positiva.

El análisis de estas líneas equipotenciales y laslíneas de campo eléctrico en una región del espacio perturbada por dos electrodos en distintas configuraciones será nuestro objetivo primario en la realización de este informe. Con más detalle se analizaran líneas de campo eléctrico en una región perturbada por dos electrodos, obtenidas a partir del trazo de las líneas equipotenciales.

METODOS

Esta práctica consistió en básicamente en trespartes, en su comienzo, se realizo el montaje de la primera configuración de electrodos. En esta configuración, dos electrodos en forma de placa fueron colocados de manera que una quedara paralela a la otra a los extremos de la lámina de acrílico. Estos electrodos fueron conectados a las terminales de la fuente a la cual se le asigno un valor de 10V de corriente directa.
Luego se procedió a llenarla bandeja donde se encontraba la lamina de acrílico con agua de tal forma que el agua sobrepasara el acrílico en aproximadamente 2 mm. En seguida, un voltímetro análogo se conecto en el terminal negativo, al terminal negativo de la fuente, como se muestra en la figura 1. La utilización de un voltímetro análogo fue para evitar valores variables que nos ofrece un voltímetro digital, sin embargo,...