Lineas equipotenciales

LINEAS EQUIPOTENCIALES

Objetivos:

1. Dada una distribución de carga eléctrica, observar la variación del potencial electroestático con respecto a las coordenadas del plano que contiene dichas cargas
2. Determinar líneas de igual potencial para electrodos con geometrías irregulares
3. Tomando la recta que une los electrodos determinar el comportamiento potencial en función de ladistancia
4. Diferencial las líneas de campo eléctrico con las líneas equipotenciales
Marco Teórico:

Ley de Coulomb
La ley de Coulomb puede expresarse como:
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia quelas separa. [1
]

Ley de Coulomb expresando los signos de cargas de diferente signo, y de carga del mismo signo
Una carga puntual es un cuerpo cargado cuyo tamaño es despreciable en comparación con la distancia que hay entre él y otros cuerpos. En el sistema internacional (SI), la unidad de carga es el Coulomb. En la figura (1), se indican dos cargas puntuales que ejercen fuerzaselectrostáticas entre ellas.

La notación  F12 (figura 1) significa la fuerza ejercida por la carga q1 sobre la carga q2, la cual puede ser atractiva ( cuando las cargas son de signo opuesto) o repulsiva (cuando las cargas son del mismo signo),como se indica con las flechas.
La magnitud de la fuerza electrostática  entre dos cargas punto separadas la distancia r está dada por la ley de Coulomb , donde, esuna constante de proporcionalidad y tiene el valor La constante se llama constante de permitividad.
Vectorialmente:

donde   r va de q1 a q2.

También:
Es cierto que  luego la ley de Coulomb satisface la tercera ley de Newton.
La fuerza   F12 es un vector. Si hay N cargas puntuales, la fuerza electrostática total,   F1 , ejercida sobre q1 por todas las otras N-1 cargas, estádada por la suma vectorial:
[2]
Propiedades conservativas

El campo electrostático, el campo gravitatorio en mecánica clásica o las fuerzas intermoleculares en un sólido para pequeños valores de vibración son todos ellos casos de fuerzas conservativas. El campo electrostático y el gravitatorio en mecánica clásica de un cuerpo en reposo y a grandes distancia del mismo tiene la forma aproximada:Donde  es un vector unitario dirigido desde la fuente del campo hacia el punto donde se mide el campo,  son respectivamente el vector de posición del punto donde se mide el campo, el vector posición de la carga que crea el campo electrostático y el vector de la posición de la masa que crea el campo gravitatorio Las fuerzas intermoleculares pueden ser escritas por unas fuerzas del tipo:Donde  representa el vector de posición de la molécula i-ésima y las  son constantes elásticas que dependen de la red cristalina del material o su estructura interna. La energía potencial es la correspondiente problema de oscilaciones acopladas y viene dado por una forma cuadrática de las coordenadas:
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Fuerzas electroestáticas
La fuerza electrostática es el fenómeno que resulta de las cargaseléctricas de lento movimiento o inmóvil. Se estudia en la disciplina científica conocida como la electrostática por los investigadores que analizan la interacción electromagnética. En concreto, la fuerza electrostática es la reacción física que mantiene unido el campo electromagnético creado por las partículas subatómicas como los electrones y protones. A fin de que las fuerzas electrostáticas depermanecer coherente, estas partículas necesidad de mantener de forma independiente tanto las cargas positivas y negativas y reaccionan entre sí en consecuencia. De acuerdo con las leyes de la física, hay cuatro fuerzas fundamentales que describen las reacciones de las partículas, una de las cuales se considera la fuerza electromagnética, que se traduce en fuerza electrostática bajo ciertas...