Curvas equipotenciales

Ms. Roberto Rojas Alegría - Lic. José Vásquez Díaz

LINEAS DE FUERZA Y LÍNEAS EQUIPOTENCIALES
1. OBJETIVOS • Obtención experimental del potencial electrostático V en la cuba electrolítica para las configuraciones de electrodos sugeridas y trazado de las líneas equipotenciales correspondientes. • Elaboración de un esquema cualitativo de las líneas de fuerza del campo eléctrico E. OBJETIVOSESPECÍFICOS • Trazar experimentalmente las curvas equipotenciales y el campo eléctrico de un sistema de electrodos cargados eléctricamente • Trazar las líneas equipotenciales de dos anillos concéntricos. • Trazar las líneas de campo eléctrico de dos anillos concéntricos cargados • Obtener la ecuación para la diferencia de potencial eléctrico para dos anillos concéntricos cargados • Obtener la ecuaciónpara campo eléctrico para dos anillos concéntricos cargados. 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Una de las más importantes interacciones de la naturaleza en la interacción eléctrica. En particular las fuerzas que actúan en los átomos y moléculas fundamentalmente son de origen eléctrico; por eso ésta interacción determina principalmente la estructura interna de los deferentes cuerpos. La fuerza deinteracción eléctrica están relacionadas con la existencia de una característica física especial de las partículas: con la carga eléctrica. Los cuerpos que no llevan carga eléctrica no interaccionan eléctricamente entre sí. Si dos cuerpos se pueden considerar como partículas puntuales cargadas, estos interaccionan siguiendo la ley de Coulomb. La fuerza eléctrica ejercida poruña carga sobre otra es un ejemplode acción a distancia, semejante a la fuerza gravitatoria ejercida por una masa sobre otra. La idea de acción a distancia présenla un problema conceptual difícil. Para evitar el problema de la acción a distancia se introduce el concepto de campo eléctrico. Así, una carga crea un campo eléctrico E en todo el espacio y este ejerce una fuerza sobre otra carga. La fuerza es así ejercida por el campoen la posición de la segunda carga, más que por la propia primera carga que se encuentra a cierta distancia. En el caso general, al variar en magnitud y en dirección de un punto a otro, el campo posee un carácter complejo. El campo eléctrico puede representarse dibujando líneas que indiquen su dirección. En cualquier punto, el vector campo E es tangente a las líneas de campo eléctrico, que sellaman también líneas de fuerza porque muestran la dirección de la fuerza ejercida, sobre una carga de prueba positiva. Para trazarlas se siguen las siguientes reglas:  Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas (o en el infinito) y terminan en las cargas negativas (o en el infinito).  Las líneas se dibujan simétricamente saliendo o entrando a la carga.  El número de líneas quesalen de la carga positiva o entran en la carga negativa es proporcional a la magnitud de la carga.  La densidad de líneas (número de líneas por unidad de área perpendicular a la misma) en un punto es proporcional al valor del campo en ese punto.  A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas de campo están igualmente espaciadas y son radiales como si procediesen de una sola cargapuntual igual a la carga neta del sistema.  Dos líneas de campo nunca pueden cruzarse. Si dos líneas de campo se cruzan, esto indicaría dos direcciones para E en el punto de intersección, lo cual es imposible

LABFISGE - Departamento Académico de Física

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Ms. Roberto Rojas Alegría - Lic. José Vásquez Díaz

a) Líneas de campo de un dipolo Figura 1

b) Líneas de campo de unsistema de cargas +2q y -q

Una propiedad muy importante de la fuerza eléctrica es que, así como la fuerza gravitatoria, es conservativa. Este hecho tiene fundamental importancia, porque permite describir de una manera conveniente los fenómenos electrostáticos en términos de una energía potencial eléctrica. Así mismo, es posible definir una cantidad escalar' llamada potencial eléctrico a partir de...