Lineas equipotenciales

Campo y potencial eléctricos
Determinación de líneas equipotenciales
Alejandro Dolgoruky, Johanna Carranza y Pablo Calla.
Laboratorio de física 2-Universidad Nacional de General Sarmiento.
dolgo88@gmail.com, pvcalla@gmail.com
Resumen
El trabajo realizado tuvo como objetivo el estudio de las líneas equipotenciales y el campo eléctrico entre un electrodo rectangular y uno cilíndrico. Paraello se midieron con un voltímetro los puntos de igual potencial para luego trazar un gráfico con las líneas equipotenciales y calcular el valor y la dirección del campo eléctrico en determinados puntos. También se calculó el valor del potencial eléctrico por dentro y por fuera de un anillo ubicado en origen de coordenadas.
Palabras claves Campo eléctrico, potencial eléctrico, superficieequipotencial, voltímetro.
Introducción
El efecto de una distribución de carga eléctrica se puede describir en términos del campo eléctrico producido por la distribución. El campo eléctrico E(r) se define como la fuerza por unidad de carga, y como la fuerza es un vector, E(r) es un campo vectorial. El potencial V se define como la energía potencial por unidad de carga, y como la energía potencial es unescalar, V es un campo escalar. En virtud de que V es un campo escalar, su uso es más aconsejable que el de E(r), a partir de uno de ellos se puede obtener el otro.
Los puntos donde el potencial es constante, es decir, tienen el mismo valor, conforman una superficie equipotencial. Debido a esto, cuando una partícula se mueve a lo largo de una superficie equipotencial las fuerzas eléctricas norealizan trabajo. De la misma forma que las líneas de campo sirven para visualizar el campo, las superficies equipotenciales son útiles para visualizar el comportamiento espacial del potencial.1
El vector del campo eléctrico generado por una distribución de carga es perpendicular a la superficie equipotencial.
En el presente trabajo, nos ocuparemos de determinar varias líneas equipotenciales paradistintas configuraciones de electrodos conectados a una fuente de bajo voltaje e inmersos en un medio líquido poco conductor con la finalidad de poder interpretar la relación entre V y E; por último, estimaremos el valor del campo eléctrico a partir de distintas mediciones de potencial eléctrico. Mediante la implementación de diferentes elementos y dispositivos de medición lograremos definir lageometría del experimento que nos determinará las diferentes líneas equipotenciales existentes entre dos electrodos de diferentes formas por medio de un fluido conductor.

Materiales y método experimental
Se tomó una cuba de madera de 250 mm x 350 mm aproximadamente con un fondo de vidrio que dejaba ver un papel milimetrado colocado del otro lado del vidrio. Como materiales conductores seutilizaron dos electrodos metálicos, uno en forma de placa rectangular de 120 mm de largo y el otro de forma cilíndrica con 40 mm de diámetro. Se conecto una fuente de 12 V de corriente alterna. Para realizar las mediciones se utilizo un voltímetro digital de 3 y ½ dígitos con el cual medimos los diferentes puntos de potencial eléctrico.
Para dar inicio al experimento se fijaron los electrodos en la cuba,ubicándolos a una distancia de 240 mm respectivamente. Luego se procedió al llenado de la cuba con agua a una profundidad de 3 mm aproximadamente, acto seguido se conecto el borne negativo de la fuente al electrodo cilíndrico, el borne positivo al electrodo rectangular y se conecto el punto común del voltímetro (COM) al electrodo cilíndrico. A través de la utilización del voltímetro digital semidió la diferencia de potencial entre ellos la cual fue de 7,03V.
Este trabajo se dividió en las siguientes partes:
En la primer parte, aprovechando el papel milimetrado en el fondo de la cuba, trazamos un mapa de 9 líneas equipotenciales seleccionando puntos (x, y) distanciados a 2 cm uno de otro, para poder realizar esto se dispuso en dejar un extremo del voltímetro en el borne de menor...