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CAMPO ELECTRICO Y SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES
OBJETIVOS
Analizar las características principales del campo eléctrico
Determinar la intensidad media del campo eléctrico
Graficar las superficies equipotenciales y las líneas de campo eléctrico en el plano
Calcular la diferencia de potencial entre dos puntos
EQUIPOS Y MATERIALES
Una fuente de poder regulable de 0 a 12 V
Un multímetro digital
Unacubeta de vidrio
Dos hojas de papel milimétrico
Una punta de prueba
Dos conductores rojos,25 cm
Dos conductores azules,25 cm
Dos electrodos de cobre (de diferente forma)
Agua destilada
Sulfato de cobre o 100 ml de CINa
FUNDAMENTO TEORICO
Un cuerpo cargado eléctricamente de carga Q, genera en el espacio un campo eléctrico E.Si una carga eléctrica q de prueba está dentro de la región donde existe enel campo eléctrico E, entonces sobre ella actuara una fuerza eléctrica F,dada por.
E=:
En un punto P(x,y,z), la intensidad del campo se define como la fuerza por una unidad de carga que experimenta en dicho punto. La fuerza es una cantidad vectorial, entonces la dirección del campo eléctrico en el punto P (x,y,z) es la dirección de la fuerza sobre una carga positiva de prueba ubicada en dichopunto (q).
Para visualizar a un campo eléctrico se ha introducido el concepto de línea de fuerza .Las líneas de fuerza son líneas imaginarias, cuya dirección señalan la dirección del campo eléctrico en cada punto y la densidad de líneas en una región esta dad para determinar la intensidad del campo en dicha región.
La diferencia de potencia entre dos puntos en una región de campo eléctrico se definecomo el trabajo realizado para mover una carga unidad de un punto a otro. Este trabajo es independiente del recorrido entre los dos puntos .consideremos en campo eléctrico producido por la carga +Q (ver la figura Nro. 1), donde la carga de prueba +q en cualquier punto del campo soporta una fuerza. Por tal razón, seria necesario realizar un trabajo para mover la carga de prueba entre los puntos By C a diferentes distancias de las carga +Q. La diferencia de potencial entre dos puntos en un campo eléctrico es definido como razón del trabajo realizado sobre una carga moviéndose entre los puntos considerados entre la carga q. Es decir
(2)
Donde V es la diferencia de potencial, W es el trabajo realizado y q es la carga. Si el trabajo es medio en Joule (J) y la carga en COULOMB (C) entoncesla diferencia de potencia resulta expresada en voltios (V).
Si el punto B en la figura Nro. 1 es tomado muy lejos de A, la fuerza sobre la carga de prueba en este punto prácticamente es cero. La diferencia de potencia entre C y un punto a una distancia infinitamente grande conocido como el potencial absoluto del punto C, la cual se define como el trabajo por unidad de carga que se requiere paratraer una carga desde el infinito al punto considerado.
Las superficies equipotenciales son aquellos puntos del campo eléctrico que tiene el mismo potencial eléctrico, formando un lugar geométrico en la región del campo eléctrico.
Combinado las ecuaciones (1) y (2) podemos obtener la relación entre el campo eléctrico y la diferencia de potencial, teniendo en cuenta que W=Fd; por lo que:
…………….(3)Donde d es a la distancia entre los dos puntos cuyas diferencia de potencia es defina.
Una manera de representar el campo eléctrico es mediante las líneas de campo. Estas son líneas cuya tangente es cualquier punto tienen la dirección del campo en este punto. Tales líneas serán curvas continuas excepto en las singulares donde el campo es nulo, tal como se muestra en la figura Nro. 2.PROCEDIMIENTO:
No existe ningún instrumento que permita la medida de la intensidad del campo eléctrico en las vecindades de un sistema de conductores cargados eléctricamente y colocados en el espacio libre .Sin embargo, si los conductores están en un líquido conductor ,el campo eléctrico establecerá pequeñas corrientes en este medio , que puede usarse para tal fin.
1. Armar el circuito que se muestra en la...