Campo Electrico y Potencial Electrico

Campo Eléctrico y Potencial Eléctrico
OBJETIVOS:
El alumno, dado un cuerpo electrizado será capaz de:
 
? Detectar la existencia de campo eléctrico en la vecindad de este.
? Analizar el efecto que este campo ejerce sobre un material colocado dentro de él.
? Obtener una descripción gráfica del campo eléctrico para diferentes arreglos de electrodos.
? Medir el potencial electrostático enpuntos cercanos a la superficie de un conductor esférico.
? Determinar la relación entre el potencial electrostático y la distancia al centro de la configuración de carga.
? Determinar una relación entre la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en un punto y la distancia de este punto al centro de la configuración de la carga.
? Delimitar la validez de las relaciones encontradas en losobjetos 5 y 6.
 
INTRODUCCION TEORICA.
 
Se ha visto en experimentos anteriores como al frotar una barra de vidrio adquiere la propiedad de atraer pequeños pedacitos de papel u otro objeto que haya sido frotado previamente; un aspecto relevante de esta interacción (fuerza) es que esta se lleva a cabo sin que haya contacto entre los objetos en cuestión, es decir a través del espacio, a estainteracción se le conoce como interacción a distancia, ya que no es necesario que los objetos se toquen. Ahora, para que un objeto sienta la presencia de otro sin que se toquen, es necesario que ambos tengan las mismas propiedades, esto es, en el caso gravitacional, masa; en el caso electrostático, carga eléctrica.
 
Así que, tomando como referencia cualquiera de los objetos de estudio, estemodificará el espacio a su alrededor (como una bola en una cama elástica) a este espacio rodante que ha sido modificado se le conoce como “campo”; en el caso gravitacional se le llama “campo gravitacional” y en el electrostático “campo eléctrico”. Ahora cuando un objeto prueba entra en el campo de objeto referencia o generador, entonces éste último sentirá la presencia del otro, mediante una atraccióno una repulsión.
Figura 1.
 
 
Así se puede definir cualitativamente a ese algo que rodea a un objeto electrizado como un campo eléctrico, a la magnitud de estecampo eléctrico lo denotaremos por E. Ahora el concepto de campo, es un concepto matemático, el cual se define a base de ciertas propiedades que tiene el campo. Así que el campo eléctrico E es un campo vectorial, por lo que para estudiarlo se tienen que medir su magnitud (tamaño), dirección y sentido; pero esto no es posible; así que para estudiarlo debemos hacer una medición indirectamediante el concepto de diferencia de potencial, que es un concepto escolar.
 
La diferencia de potencial (DV) en términos prácticos se conoce como voltaje y es medido mediante un voltímetro, y la relación entre la magnitud de E y DV es una relación directamente proporcional. Esta función se define en términos del trabajo realizado al desplazar una carga pequeña y positiva dentro de un campoeléctrico.
Para encontrar una relación explícita entre E y V como lo requiere el procedimiento experimental se hace lo siguiente:
 
Se consideran dos puntos muy cercanos dentro del campo; debido a su cercanía, el campo eléctrico en ambos no será muy diferente, así se puede tomar a E (campo promedio) como el valor del campo en el centro del intervalo, de acuerdo a esto, la diferencia de potencialentre dos puntos será aproximadamente:
 
DV = E Dr . . . . . . . . . . . . (1)
Donde E es la magnitud del campo eléctrico en el centro del intervalo. La relación anterior permite determinar el campo eléctrico midiendo la diferencia de potencial entre dos puntos cercanos.
Otra forma de cuantificar aproximadamente E la ideó M. Faraday, es una forma gráfica de visualizar este campo a...