Campo y potencial electrico

Universidad de santiago de chile
Facultad de ciencias
Departamento de Física

experimento n ° 2:
campo y potencial electrico

EXPERIENCIA Nº 2

CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

OBJETIVOS.

1. -Obtener la relación funcional del potencial eléctrico generado por electrodos planos paralelos.
2. -Determinar las funciones campo eléctrico para electrodos planos paralelos.
3.- Obtenerexperimentalmente las líneas equipotenciales formadas entre electrodos planos paralelos.

INTRODUCCIÓN.

Todo cuerpo cargado eléctricamente modifica las propiedades físicas del espacio que le rodea. A cada punto del espacio, se asocia una propiedad vectorial llamada Campo Eléctrico; es decir, el campo eléctrico es una característica del espacio debido a la presencia de cargas eléctricas.
El campoeléctrico en un punto del espacio depende, esencialmente, de la distribución espacial de las cargas eléctricas y de la distancia de éstas al punto donde se desea conocer el campo.
El vector campo eléctrico E en un punto dado del espacio se define en términos de la
Fuerza eléctrica F que la distribución de cargas ejerce sobre una carga de prueba positiva q0 colocada en ese punto.Operacionalmente:
[pic]
Su dirección y sentido corresponde con la de la fuerza F , puesto que asumimos que la
Fuerza F actúa sobre una carga de prueba positiva.
Una descripción gráfica y cualitativa del campo eléctrico puede darse en términos de las líneas de campo, que se definen como aquellas curvas para las cuales el vector campo eléctrico es tangente a ella en todos sus puntos. Estas líneas de campoestán dirigidas radialmente hacia afuera, prolongándose al infinito, para una carga puntual positiva; y están dirigidas radialmente hacia la carga si ésta es negativa.
Para trazar las líneas de campo es conveniente considerar que:
a) Son líneas que no pueden cruzarse entre sí.
b) Deben partir de cargas positivas y terminar en las cargas negativas, o bien en el infinito en el caso de cargasaisladas.
c) El número de líneas de campo que se originan en una carga positiva(o negativa) es proporcional a la magnitud de la carga.
d) La densidad de líneas en una región del espacio es proporcional a la intensidad del campo Eléctrico existente allí.
El campo eléctrico E(r) y el potencial eléctrico (o voltaje) V(r) generado por un sistema de cargas eléctricas no son independientes entresí. Conocida la función potencial en una cierta región del espacio, se puede determinar el campo eléctrico aplicando el gradiente de la función potencial.

Esto es:
[pic]

Con [pic],si se utilizan coordenadas cartesianas. [pic]es un operador vectorial, denominado operador gradiente, que en coordenadas cartesianas se define como:

[pic]

Teóricamente, un sistema de cargas que consiste en dosplanos infinitos paralelos, con carga de igual valor y signos contrarios, distribuida uniformemente, da como resultado (aplicando el teorema de Gauss) un campo eléctrico nulo y un potencial constante en la región I y III, mientras que en la región II (zona interelectródica) se obtienen las siguientes funciones:

[pic][pic]

Se deduce, entonces, que las líneas de campo son rectas paralelasentre sí y perpendiculares a las placas, en tanto que las superficies (líneas) equipotenciales son planos (rectas) paralelos a las placas cargadas.
El segundo, es el de los cilindros coaxiales infinitamente largos, de radios R1
y R2; el campo eléctrico es nulo en las regiones I y III, mientras que en la región II se
tiene:

[pic]

MATERIALES:

-Cubeta con agua.
-Fuente continúa-Voltímetro CC
-Electrodos: puntual, cilíndricos, y planos
-Cables
-Sonda de voltaje.

MONTAJE:

[pic]
[pic]

DESARROLLO:

Análisis de resultados:

a) Electrodos planos paralelos:

Línea paralela a los electrodos:

cm. |3 |3 |3 |3 |3 |3 |3 |3 |3 |3 | |Volt |3,41 |3,39 |3,44 |3,41 |3,39 |3,42 |3,41 |3,42 |3,43 |3,42 | |[pic]

Lo primero que se pudo observar es que cuando medimos el...