lineas equipotenciales laboratorio

Física de 2º Bachillerato

Campo eléctrico

Actividad 1
[a] Explica el concepto de potencial electrostático en un punto.
[b] Dibuja aproximadamente en un sistema de coordenadas el gráfico que relaciona el potencial creado por una carga puntual positiva (eje vertical) con la distancia a dicha carga (eje
horizontal), situando la carga en el origen de coordenadas.
[c] Si en una región delespacio el campo eléctrico es nulo, ¿qué podrías decir del potencial en
dicha región?

Respuesta
[a] El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para
mover una carga unitaria "q" desde ese punto hasta el infinito, donde el potencial es cero.
Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga
unitaria "q"desde el infinito hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.
Matemáticamente se expresa por: V = W . Para el caso de una carga puntual Q, el potencial
q
Q
eléctrico a una distancia r es: V = k r .
[b] A partir de la ecuación anterior, se puede escribir: Vr = constante, lo que significa que el
potencial eléctrico es inversamente proporcional a la distancia a la carga que creael campo;
por lo tanto,
Potencial eléctrico (V)

Distancia (m)

[c] Sean A y B dos puntos de la citada región. La ddp entre ellos, de acuerdo con el significado
B

que le damos a esta magnitud, se calcula mediante la expresión: V AB = V B − V A = − ¶ E $ dr . Si
A

el campo eléctrico es nulo, lo será la integral y la ddp VAB; esto significa que el potencial es
constante en dicharegión.

© fagm, 22 septiembre 2009

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Campo eléctrico

Actividad 2
Nuestra experiencia se va a desarrollar en una región del espacio en donde existe un campo
eléctrico uniforme. Una partícula de masa m y carga q se deposita sin velocidad en un punto
donde el potencial vale V1.
[a] Calcula la velocidad de la partícula cuando pase por otro punto en donde elpotencial sea
V2.
[b] Si el campo eléctrico no fuera uniforme, pero los valores de V1 y V2 fueran los mismos,
¿sería diferente la respuesta del apartado anterior? Razona la contestación.

Respuesta
[a] La figura muestra un esquema del campo eléctrico descrito: Las líneas de fuerzas se han
trazado equidistantes para recoger la idea
de la uniformidad del campo; por otro
lado, las líneasequipotenciales son rectas
E
perpendiculares a las líneas de fuerzas,
cumpliéndose, además, que V1 > V2.
v=?
v=0
La energía mecánica se conserva, por lo
q
que E m, inicial = E m, final ; qV 1 = 1 mv 2 + qV 2 ;
q
2
2q(V −V )

2
1
.
q(V 1 − V 2 ) = 1 mv 2 ; v =
m
2
Se observa que el resultado tiene sentido,
ya que el radicando es positivo (V1 > V2).

V1

V2

[b] Si el campoeléctrico no fuera uniforme, el
esquema de líneas de fuerza y líneas equipotenciales no sería tan sencillo como el dibujado
anteriormente. Sin embargo, la expresión matemática asociada a la conservación de la
energía mecánica sería la misma; en consecuencia, la respuesta coincidiría con la del
apartado anterior.

© fagm, 22 septiembre 2009

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Campo eléctricoActividad 3
Dos cargas eléctricas, del mismo valor absoluto pero distinto signo, están separadas una distancia
h.
[a] Calcula y dibuja el campo eléctrico en el punto P, que forma con las dos cargas un triángulo equilátero.
[b] Calcula el potencial en el punto P.

+q

h

P

-q

Respuesta
[a] En primer lugar, hay que hacer una precisión terminológica: la pregunta se refiere a“calcular y dibujar la intensidad del campo eléctrico resultante en el punto P”. La intensidad del
campo eléctrico resultante es la suma vectorial de las intensidades debidas a los campos
eléctricos de las dos cargas. Comenzamos, por lo tanto, dibujando dichos vectores: E + y E −
(fig. 1). Por la simetría de la distribución,
vemos que estas intensidades tienen el mismo
+q
kq
módulo: E + = E −...