Lineas de fuerza de campo electrico y curvas equipotenciales

LINEAS DE FUERZA DE CAMPO ELECTRICO Y CURVAS EQUIPOTENCIALES
I. Objetivos:
a) Determinación experimental de las graficas de las curvas equipotenciales y líneas de fuerzas de campo eléctrico de dos sistemas eléctricos que simulan a sistemas electrostáticos cargados.
b) Determinación de las ecuaciones de las líneas de fuerzas y curvas equipotenciales respectivamente de los sistemaselectrostáticos antes mencionados.
II. Fundamento Teórico:


Superficie Equipotencial (3D) Líneas de fuerzas de C.E

Curvas Equipotenciales (2D)

| | | |
A | D | | |
B | E | F | G |
C | H | I | |

Techo 2

Techo 1

Mesa

Suelo
0=h

Ep = M*g*h Energía Potencial
V = Ep/M = M*g*h/M = g*h Potencial Gravitatorio

* Que laslíneas de fuerzas son perpendiculares a la superficie equipotencial.
* Que las líneas de fuerzas son trayectorias para el movimiento de los cuerpos.
* Para que los puntos puedan moverse tienen que ser de diferente potencial.
* Los puntos (C, H, I) no pueden moverse porque se encuentran en una misma superficie equipotencial; su potencial seria cero por lo tanto no se puede mover.
*Para que un cuerpo se mueva tiene que tener altura.

DIFERENCIA ENTRE LINEAS DE FUERZA Y CURVAS EQUIPOTENCIALES:

LÍNEAS DE FUERZA DE CAMPO ELÉCTRICO:
Todo sistema electrostático emite al espacio que le rodea un flujo de líneas de fuerza de campo eléctrico, luego si se conoce la expresión de su vector intensidad de campo eléctrico para cualquier punto de este espacio circundante, es posibleencontrar la ecuación característica de dichas líneas de fuerzas de campo usando la ecuación general.
E x dl = 0……… (1) lo que es lo mismo F(X, Y, Z) = 0…….. (2)
En el plano se obtendría F(X, Z) = 0……… (3)
q
Ecuación en la que tanto (E) como (dl) deben estar expresadas en el mismo sistema de coordenadas.


q

Una línea de fuerza representa la trayectoria que seguirá unapequeña carga positiva de prueba abandonada libremente en el campo. Así las líneas de fuerza están trazadas de tal modo que en todo punto presenten la misma dirección que el vector campo. Por lo tanto, por cada punto pasa una línea de fuerza y solo una, que es tangente al correspondiente vector campo eléctrico en este caso.
Se conviene en dibujar las líneas de fuerzas de modo que, considerandoque una superficie de área unidad perpendicular a dichas líneas; el numero de las que resulten cortadas coincida con la intensidad de campo eléctrico en el centro de dicha superficie unidad, por lo tanto cuanta más densidad de líneas haya en una determinada zona del campo, mayor será el valor de la intensidad.
Es interesante saber, que las líneas de fuerza son líneas continuas que no se cortanentre sí: esto es así porque, si se cortasen en el punto de intersección, habría dos intensidades de campo (tangente a ambas líneas en dicho punto), lo cual es imposible.
El sentido de las líneas de fuerza lo determina el siguiente convenio: salen de los cuerpos cargados positivamente y van hacia los cargados negativamente. Por ejemplo, si se trata del campo eléctrico creado por una cargapositiva (+Q), las líneas de fuerza serán rectas radiales que parten de Q hacia el infinito Fig. A. En cambio, el campo producido por una carga negativa (-Q) tiene líneas de fuerza radiales que proceden del infinito y terminan en la carga Fig. B. Las líneas de fuerzas del campo de dos cargas enfrentadas (+Q) y (*Q), nacen en la primera y terminan en la segunda Fig. C. En la Fig. D se presentan laslíneas de fuerza de dos cargas positivas iguales.
A B


C D

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES:
V1 = V2 (4) o lo que es lo mismo...