Omaigato

EXPERIENCIA N°02:

I. OBJETIVOS
Graficar las líneas equipotenciales en la vecindad de dos configuraciones de carga (electrodos).
Calcular la diferencia de potencial entre dos puntos.
Calcular la intensidad media del campo eléctrico.
Estudiar las características principales del campo eléctrico.

II. MATERIALES
Cubeta de vidrio
Fuente de voltaje de CD
Voltímetro
Electrodos de cobrePunta de prueba
Cucharadita de sal
Papeles milimetrados
Cables de conexión














III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Al hablar de curvas equipotenciales tenemos que mencionar muchos conceptos tales como campo eléctrico, potencial eléctrico, líneas de fuerza y finalmente definir curvas equipotenciales.
a) Campo Eléctrico
Existen muchos ejemplos de campos, por ejemplo el flujode agua de un río es un campo de vectores, llamado campo de flujo. Cada punto en el agua lleva asociado consigo una cantidad vectorial, la velocidad con la cual pasa el agua por el punto. A los puntos cercanos a la superficie terrestre se le puede asociar también un vector de intensidad gravitacional.
El espacio que rodea a una varilla cargada parece estar afectado por la varilla, y a éste espacio lodenominamos campo eléctrico.

Esto es, si colocamos una carga q1, ésta produce un campo eléctrico en el espacio que lo rodea. Ahora si colocamos, esta vez, una carga de prueba q2, ésta experimentaría una fuerza. Se deduce que el campo juega un papel intermedio en las fuerzas que obran entre las cargas. Entonces podemos decir que el campo eléctrico está íntimamente ligado a la distribución decargas que lo denominaremos 

Con todo esto, se define al Campo Eléctrico utilizando el método operacional, como un vector que sólo requiere conocer la distribución de cargas.



Se define de esta forma, ya que si q fuera comparable con Q, entonces afectaría al campo creado por éste último.

Para una distribución de carga, tomamos un elemento de contribución, y luego integramos en todosu volumen:





b) Potencial Eléctrico
Una distribución de carga produce un campo eléctrico, esta información es hasta cierto punto un poco incompleta y complicada de manejar, esto nos lleva a tratar de encontrar una magnitud que nos exprese en forma sencilla cómo una distribución de carga puede modificar su espacio de entorno.
Analicemos si el campo electrostático  es un campo conservativo. Esdecir, para una fuerza  existe una función escalar U tal que cumple con la siguiente condición:

Entonces: 
Para el caso más general:

 Es una función vectorial, esto es:


Aplicando el operador rotor:
 ...(1)
Para 

Para 


Y ahora éstos resultados demuestran la expresión (1), con lo que se demuestra también que el campo  es conservativo, ya que, es decir justificamos la existenciade una función escalar U=V tal que  =.
Por lo tanto la propiedad conservativa de  nos proporciona una función escalar V para evaluar los efectos de.
La pregunta es inmediata, ¿qué interpretación toma V? Si hacemos el producto escalar con un e integramos obtendremos:
 =  

De acuerdo con lo anterior, como existen infinitas soluciones de V () debido a V (), lo que será importante a la postreserán los.
Analizando el V () para una carga puntual en el origen:

Aquí se ha encontrado una relación entre la diferencia de potencial y el trabajo realizado por una fuerza externa. Ahora si realizamos el siguiente análisis:
c) Líneas de Fuerza
Son líneas imaginarias que representan la trayectoria de una partícula cargada si es que fuese colocada en algún campo eléctrico.
Las líneas de fuerzapresentan las siguientes características:
• Las líneas de fuerza comienzan en las cargas positivas y terminan en las negativas.
• La densidad de líneas es proporcional al valor del campo.
• No existe intersección entre las líneas de fuerza resultantes.
• La tangente a la línea en cualquier punto es paralela a la dirección del campo eléctrico en ese punto.
La forma de las líneas de fuerza...